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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Fernmelde-Teilnehmer-Endeinrichtungsanlagen.
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Sie
beabsichtigt, die Vorteile des asynchronen Übertragungsmodus ATM (Asynchronous
Transfer Mode) bis in numerische Endeinrichtungen einer Teilnehmer-Endeinrichtungsanlage
zu tragen, um zu geringen Kosten durch eine einzige Technik die
verschiedenen Endeinrichtungen, insbesondere audiovisuelle, Fernmelde-
und Fernsteuerungsendeinrichtungen, die ein Kunde besitzen kann,
zu verbinden.
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Zu
diesem Zweck ist eine mit einer Fernmeldeleitung verbundene Endeinrichtungsanlage,
die ATM-Netzzellen übermittelt
und Endeinrichtungen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein
Verteilmittel enthält,
um alle Netzzellen, die über
einen Empfangsweg der Fernmeldeleitung empfangen wurden, an die
Endeinrichtungen zu übermitteln,
und ein Sammelmittel, um Zellen zu sammeln, die von den Endeinrichtungen
erzeugt wurden, und sie in einen Sendeweg der Fernmeldeleitung zu übermitteln. Aus
der Schrift US-A-5 504 742 ist bekannt, durch Demultiplexieren die
Zellen in eine Teilnehmeranlage zu leiten. Diese Technik erfordert
jedoch Eingriffe bei Änderungen
durch Hinzufügen
von Endeinrichtungen. Die vorliegende Erfindung verwendet die Verteilung.
Das Wort „Verteilung" gibt, im Gegensatz
zu „Leitung" oder „Demultiplexieren", an, dass alle korrekten
Zellen, die von der Fernmeldeleitung kommen, eine Endeinrichtung
erreichen, unabhängig
von irgendeiner Zieladresse, die in jeder Zelle enthalten wäre. Das
Verteilmittel und das Sammelmittel bilden zusammen einen einzigen
Leitungsabschluss des ATM-Netzes für die Teilnehmerendanlage.
Die Größe der ATM-Zellen
und insbesondere die Größe des Kopfes
der Zellen bleiben in der erfindungsgemäßen Endanlage unverändert und
sind die der Standardzellen der Teilnehmer-Netz-Schnittstelle UNI
(User Network Interface).
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Das
Verteilmittel umfasst vorzugsweise ein Eingangsmittel zur Regeneration
von Netzzellen, die über
den Empfangsweg in einer digitalen Empfangsverbindung empfangen
werden, und mehrere Ausgangsmittel, die mit der Empfangsverbindung
verbunden sind, um alle regenerierten Zellen abwärts in mehrere entsprechende
lokale Ringnetze synchron weiterzusenden, die mindestens eine Endeinrichtung umfassen.
Die Kapazität
in jedem Ringnetz ist im Allgemeinen gleich oder geringer, als die
in der Fernmeldeleitung, wenn sie auch in Gegensprechanwendungen
zwischen den Endeinrichtungen höher
sein kann, als diese.
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Das
Verteilmittel und das Sammelmittel können durch lokale digitale
Ringnetze verbunden sein, in denen alle empfangenen Netzzellen verteilt
werden. Mindestens eins der Ringnetze umfasst eine Endeinrichtung,
oder mehrere in Reihe geschaltete Endeinrichtungen und/oder mindestens
eine andere Einheit aus Verteilmittel und Sammelmittel. In einem Ringnetz
können
die Endeinrichtungen, wie auch Einheiten aus Verteilmittel und Sammelmittel,
in Reihe geschaltet werden.
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Das
Sammelmittel enthält
vorzugsweise mehrere Eingangsmittel, die jeweils mit den lokalen Ringnetzen
verbunden sind, um die Zellen zu synchronisieren und zu regenerieren,
die von den entsprechenden Endeinrichtungen in den Ringnetzen erzeugt
werden, mehrere Pufferspeicher, um die regenerierten Zellen Zelle
für Zelle
zyklisch an eine digitale Sendeverbindung zu übermitteln, wobei nur die Pufferspeicher
gelesen werden, die pro Zyklus mindestens eine Zelle enthalten,
und ein Ausgangsmittel zur Übermittlung
der Zellen der digitalen Sendeverbindung in den Sendeweg. Das zellenweise
Lesen in den Pufferspeichern unter Überspringen der leeren Pufferspeicher
in jedem Zyklus ist schnell und stellt einen gleichrangigen Zugang
der lokalen Ringnetze zur gemeinsamen Sendeverbindung innerhalb
des Verteilmittels sicher.
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Vorzugsweise
werden im Verteilmittel ein Mittel zur Markierung der Netzzellen,
die aus dem Empfangsweg stammen, vorgesehen und im Sammelmittel
ein Mittel zur Löschung
der markierten Netzzellen, die an die Endeinrichtungen verteilt
wurden, um nur die ATM-Zellen wieder ins ATM-Netz zu senden, die
lokal von den Endeinrichtungen erzeugt wurden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Markierungsmittel zwischen das Eingangsmittel und die genannten
mehreren Ausgangsmittel in der digitalen Empfangsverbindung geschaltet
und ändert den
Zustand eines festgelegten Feldes im Kopf der Netzzellen, und berechnet
dann ein Fehlerprüffeld des
Kopfes neu. Das Löschmittel
verbietet das Schreiben der markierten Netzzellen in die Pufferspeicher
und lässt
nur das Schreiben der nicht-markierten Zellen zu, die von den Endeinrichtungen
erzeugt wurden, damit sie in den digitalen Sendeweg des Sammelmittels übermittelt
werden.
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Um
die interne Verkabelung der Räumlichkeiten
des Teilnehmers nicht zu vergrößern und
um mehrfache Anschlüsse
an jeder Endeinrichtung zu vermeiden, sieht die Erfindung lediglich
durch einige Funktionszusätze
im Verteil- und im Sammelmittel eine Gegensprechfunktion zwischen
den Endeinrichtungen der Anlage vor. Die Anlage enthält dann
ein Mittel, um lokal von den Endeinrichtungen erzeugte ATM-Gegensprechzellen
vom Sammelmittel zum Verteilmittel zu leiten, um sie mit den empfangenen Netzzellen
zu den Endeinrichtungen zu übermitteln. Um
die Kosten und den Umfang der Anlage nicht zu erhöhen, ist
das Mittel zum Leiten der ATM-Gegensprechzellen nur in dem Verteil-
und Sammelmittel vorgesehen, das direkt mit der Fernmeldeleitung
des ATM-Netzes verbunden ist, wenn mehrere Paare aus Verteil- und Sammelmittel
in Reihe geschaltet sind, wie unten beschrieben wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
das Leitmittel ein erstes Mittel zur Feststellung leerer Zellenstellen
in der digitalen Empfangsverbindung, ein zweites Mittel zur Feststellung
von Gegensprechzellen in Reaktion auf bestimmte erste Adressenfelder,
die in den Zellen der digitalen Sendeverbindung gelesen wurden,
und von Zellen, die von den Endeinrichtungen erzeugt wurden, in
Antwort auf zweite festgelegte Adressenfelder, die in den Zellen der
digitalen Sendeverbindung gelesen wurden, und einen Pufferspeicher,
in den die festgestellten Gegensprechzellen auf Anweisung des zweiten
Feststellungsmittels geschrieben und auf Anweisung des ersten Feststellungsmittels
gelesen werden, um sie in leere Zellenstellen in der digitalen Empfangsverbindung
einzufügen.
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Jedes
Adressenfeld kann eine Kennung eines virtuellen Pfades oder Weges
und Kanals im Kopf einer ATM-Zelle sein oder allgemeiner mindestens
ein Teil des Kennungsfeldes eines virtuellen Weges und Kanals VPI/VCI
im Kopf einer ATM-Zelle.
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Wenn
jede Endeinrichtung durch zwei verschiedene Adressen von einer Endeinrichtung
des Netzes und von einer Endeinrichtung der Anlage bezeichnet werden
kann, enthält
das Leitungsmittel ein Mittel zur Markierung der festgestellten
Gegensprechzellen durch Änderung
des Zustandes eines bestimmten Feldes im Kopf der Gegensprechzellen, und
ein Mittel zur Neuberechnung von Fehlerprüffeldern in den Köpfen der
Gegensprechzellen.
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Wenn
jede Endeinrichtung nur mindestens eine einzige Adresse (Kennung)
erkennen kann, oder gar mehrere festgelegte Adressen, enthält das Leitungsmittel
außerdem
ein Mittel zur Übersetzung erster
Adressenfelder der festgestellten Gegensprechzellen in zweite Adressenfelder
entsprechend einer Anschlusstabelle.
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Das
festgelegte Feld kann mindestens ein Teil eines Flusssteuerungsfeldes
im Kopf der ATM-Zellen sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist jede Endeinrichtung durch einen Adapter mit dem Ringnetz verbunden,
dem es angehört,
der ein Empfangsmittel enthält,
um mindestens die im Ringnetz verteilten Netzzellen zu empfangen,
ein Mittel zum Einfügen
von Zellen, die von der Endeinrichtung erzeugt wurden, anstatt leerer
Zellenstellen zwischen den vom Empfangsmittel empfangenen Zellen
und ein Sendemittel zum Senden der empfangenen Zellen und der von
der Endeinrichtung erzeugten Zellen durch das Ringnetz zum Sammelmittel.
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Das
genannte Einfügungsmittel
für jede
Endeinrichtung kann ein Mittel zur Feststellung der empfangenen
Netzzellen umfassen, um die Sendung jeglicher vom Endgerät erzeugter
Zellen während
der Übertragung
einer empfangenen Netzzelle zwischen dem Empfangsmittel und dem
Sendemittel zu verbieten, und ein Mittel zur Feststellung leerer
Zellenstellen zwischen den empfangenen Zellen, um das Einfügen von
von der Endeinrichtung erzeugten Zellen in festgestellte leere Zellenstellen
zu erlauben, wobei sie leere Stellen für Zellen verfügbar hält, die
von den Endeinrichtungen erzeugt werden, die im Ringnetz auf die
genannte Endeinrichtung folgen. So kann das Mittel zur Feststellung
leerer Zellenstellen in dem Fall, dass die Endeinrichtung mit anderen
Endeinrichtungen in einem digitalen lokalen Ringnetz zwischen dem
Verteilmittel und dem Sammelmittel in Reihe geschaltet ist, die
festgestellten leeren Stellen modulo einer Zahl von Endeinrichtungen
im Ringnetz zwischen der genannten Endeinrichtung und dem Sammelmittel
einschließlich
der genannten Endeinrichtung zählen,
um das Einfügen
einer von der genannten Endeinrichtung erzeugten Zelle nur an einer der
leeren Zellenstellen in gleicher Anzahl zu erlauben, wie der Anzahl
von Endeinrichtungen.
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Vorzugsweise
erlaubt das Feststellungsmittel das Einfügen einer von der genannten
Endeinrichtung erzeugten Zelle in Abhängigkeit von der Zählung der
festgestellten leeren Stellen nur, wenn die Frequenz der leeren
Zellenstellen unter einem festgelegten Schwellenwert liegt.
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Der
Endeinrichtungsadapter enthält
vorzugsweise ein Schaltmittel, das den Empfang mindestens von verteilten
Netzzellen durch das Empfangsmittel und das Senden von Zellen durch
das Sendemittel nur erlaubt, wenn die Endeinrichtung in Betrieb
ist, und stellt eine Direktverbindung mindestens für verteilte
Netzzellen her, wenn die Endeinrichtung abgeschaltet ist. Auf diese
Weise hält
das Schaltmittel die Übermittlung
der Zellen im Ringnetz auch aufrecht, wenn ein Teil der Endeinrichtungen
des Ringnetzes abgeschaltet ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen
der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung deutlicher werden, die auf die entsprechenden beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Teilnehmer-Innenanlage
mit mehreren Endeinrichtungen auf der Basis des ATM-Modus,
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2 das
bekannte Format einer ATM-Zelle an der Teilnehmer-Netz-Schnittstelle,
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3 ein
Blockschaltbild eines in der Anlage enthaltenen ATM-Netzzellenverteilers,
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4 ein
Blockschaltbild eines in der Anlage enthaltenen Endeinrichtungsadapters,
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5 ein
Blockschaltbild eines in der Anlage enthaltenen ATM-Netzzellensammlers,
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6 einen
Abfrage-Algorithmus für
die Pufferspeicher im Sammler,
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7 ein
Blockdiagramm eines Verteilers von ATM-Netzzellen und ATM-Gegensprechzellen nach
einer zweiten Ausführungsform,
und
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8 ein
Blockdiagramm eines Sammlers von ATM-Netzzellen und ATM-Gegensprechzellen nach
der zweiten Ausführungsform.
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Wie 1 zeigt,
umfasst eine Teilnehmeranlage mit mehreren Endeinrichtungen, die
durch eine digitale Teilnehmer-Duplex-Fernmeldeleitung VR-VE versorgt wird,
die durch einen digitalen Netzabschluss an ein digitales ATM-Koppelelement
in einem ATM-Fernmeldenetz angeschlossen ist, im Wesentlichen eine
Vorrichtung zum Verteilen und Sammeln von ATM-Zellen, Zwischenregenerator-Router
1 – 2 genannt,
und mindestens mehrere Endeinrichtungen TE, die in den Räumlichkeiten
des Teilnehmers, wie beispielsweise Zimmern der Wohnung des Teilnehmers,
verteilt sind. Eine Endeinrichtung TE kann beispielsweise ein Mikrocomputer
sein, ein Heim-Steuerungs- und/oder Überwachungsgerät, eine
lokale Bedieneinheit, ein digitales Telephongerät, ein Kabelfernsehempfänger etc.
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Die
Fernmeldeleitung VE-VR besteht beispielsweise aus zwei symmetrischen
Metalldrahtpaaren VE und VR und ist mit einem digitalen Netzabschluss
(TNR) beispielsweise vom Typ RNIS oder ADSL verbunden. Das erste
Paar der Leitung stellt einen physikalischen Empfangsweg VR zur
Beförderung
eines Flusses von ATM-Netzzellen CR dar, die vom ATM-Koppelelement
zu einem im Zwischenregenerator-Router enthaltenen Zellenverteiler 1 übertragen
werden. Der Verteiler verteilt die empfangenen Zellen abwärts und
arbeitet mit Q Ausgangsanschlüssen
PD0 bis PD(Q-1), die die Endeinrichtungen TE direkt oder indirekt
versorgen. Das zweite Paar der Leitung stellt einen physikalischen
Sendeweg VE zur Beförderung
eines Flusses von ATM-Zellen dar, die von den Endeinrichtungen zu
Q Eingangsanschlüssen
PM0 bis PM(Q-1) eines im Zwischenregenerator-Router enthaltenen
Zellensammlers 2 übertragen
werden. Der Sammler sammelt die von den Endeinrichtungen aufwärts übertragenen Zellen.
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Die
Anschlusspaare PD0-PM0 bis PD(Q-1)-PM(Q-1) bilden Abschlüsse lokaler
Ringnetze für
digitale Übertragung
BL0 bis BL(Q-1), die jeweils mindestens eine Endeinrichtung versorgen
und im dargestellten Beispiel aus einem Metalldrahtpaar bestehen.
In Variante jedoch besteht ein ganzes oder ein Teil eines lokalen
Ringnetzes aus einer Ein- oder Mehrmoden-Kunststoff-Lichtleitfaser mit
geeigneten elektrooptischen und optoelektrischen Umsetzern in den
Kopplern an den Enden des Ringnetzes und in den den im Ringnetz
enthaltenen Endeinrichtungen zugehörigen Adaptern; diese Variante
befreit das lokale Ringnetz von elektrischen Störungen, die aus Starkstromleitungen
der Elektroinstallation des Teilnehmers stammen, die in der Nähe des lokalen Übertragungsringnetzes
verlegt sind. Nach einer weiteren Variante besteht das ganze oder
ein Teil eines lokalen Ringnetzes aus einem Funkübertragungsweg.
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Als
Beispiel, auf das in der folgenden Beschreibung Bezug genommen wird,
beträgt
die Kapazität
der Fernmeldeleitung VR-VE und der Ringnetzverbindungen zwischen
Endeinrichtungen TE 32 Mbit/s und entspricht einer festgelegten
Kapazität von
(4/5) 32 = 25,6 Mbit/s infolge einer Binärcodeumsetzung 5B – 4B im
Verteiler 1 und einer Binärcodeumsetzung 4B – 5B im
Sammler 2. In anderen Varianten ist die Kapazität erheblich
höher,
beispielsweise gleich 155,52 Mbit/s in Verteiler und Sammler, sowie
in unten beschriebenen Endeinrichtungsadaptern.
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Nach
der in 1 dargestellten Ausführungsform sind Q = 4 lokale
Ringnetze mit Drahtpaaren BL0 bis BL(Q-1) = BL3 jeweils durch die
Anschlusspaare PD0 – PM0
bis PD(Q-1) – PM(Q-1)
= PD3 – PM3
verbunden und umfassen willkürlich
mehrere Beispiele für
die Architektur lokaler Ringnetze.
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Das
erste lokale Ringnetz BL0 umfasst N digitale Endeinrichtungen TE00
bis TE0(N-1), die in Reihe geschaltet sind. Wie wir im Folgenden
sehen werden, ist jede Endeinrichtung mit einem Adapter 3 ausgestattet,
der mit dem Ringnetz verbunden ist. Die in Abwärtsrichtung erste Endeinrichtung
TE00 hat einen Adaptereingangsanschluss PI0, der mit dem Verteilerausgangsanschluss
PD0 verbunden ist, und die letzte Endeinrichtung TE0(N-1) hat einen
Adapterausgangsanschluss PO(N-1), der mit dem Sammlereingangsanschluss
PM0 verbunden ist. Eine Endeinrichtung TE0n im Ringnetz BL0, mit 0<n<N-1, hat einen Eingangsadapteranschluss
PIn, der durch ein Übertragungsdrahtpaar
mit dem zur vorangehenden Endeinrichtung TE0(n-1) gehörenden Adapterausgangsanschluss
verbunden ist, und mit einem Adapterausgangsanschluss P0n, der durch ein Übertragungsdrahtpaar
mit dem zur folgenden Endeinrichtung TE0(n+1) gehörenden Adaptereingangsanschluss
verbunden ist.
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Als
andere Beispiele lokaler Ringnetze umfasst das Ringnetz BL1 einige
Endeinrichtungen TE11 und TE12 und das Ringnetz BL2 nur eine Endeinrichtung
TE20. Die ATM-Anlage hat eine Sternarchitektur.
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Auch
die Reihenschaltung von erfindungsgemäßen Zwischenregeneratoren-Routern
ist, wie die von Endeinrichtungen, möglich. Beispielsweise umfasst
das letzte lokale Ringnetz BL(Q-1) einen zweiten Zwischenregenerator-Router 1a–2a,
dessen Verteilereingangsanschluss 1a und Sammlerausgangsanschluss 2a über eine
Endeinrichtung TE(Q-1)0 mit dem Ausgangsanschluss PD(Q-1) des Verteilers 1 bzw.
mit dem Eingangsanschluss PM(Q-1) des Sammlers 2 verbunden
ist. Beispielsweise versorgt der zweite Zwischenregenerator-Router 1a–2a mehrere
lokale Ringnetze, von den ein in 1 dargestelltes
noch einen dritten erfindungsgemäßen Zwischenregenerator-Router 1b–2b in
Reihe mit mehreren Endeinrichtungen enthält, während die anderen von den Zwischenregenerator-Routern 1a–2a und 1b–2b versorgten
Ringnetzen jeweils mindestens eine Endeinrichtung TE und/oder einen
Zwischenregenerator-Router enthalten können.
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Bestimmte
Felder der ATM-Zellen werden im erfindungsgemäßen Zwischenregenerator-Router verarbeitet.
Das Format einer ATM-Zelle
wird hierunter unter Bezug auf 2 in Erinnerung
gerufen, vor Allem bezüglich
der für
die erfindungsgemäßen Zwischenregeneratoren-Router
und lokalen Ringnetze erforderlichen Funktionen.
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Eine
ATM-Zelle enthält
einen Kopf aus 5 Byte und ein Nutzdatenfeld einer konstanten Größe von 48
Byte.
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Das
erste Feld des Kopfes ist das Feld der generellen Flusssteuerung
GFC (Generic Flow Control) zu 4 Bit. Der Wert 0000" ist als Voreinstellung
in allen Netzzellen CR enthalten, die vom ATM-Koppelelement durch
die Empfangsleitung VR der Fernmeldeleitung ausgegeben werden.
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Die
im Kopf der Zelle folgenden sechs Halbbytes sind mit einem Adressenfeld
VPI/VCI belegt, das eine Kennung für einen virtuellen Weg oder
Pfad von 8 Bit VPI (Virtual Path Identifier) umfasst und eine Kennung
für einen
virtuellen Kanal von 2 Byte VCI (Virtual Channel Identifier). Auf
dem Niveau einer Teilnehmeranlage besteht ein virtueller Pfad aus
der Teilnehmer-Fernmeldeleitung VR-VE, so dass das ATM-Koppelelement
ein Mischer für
virtuelle Kanäle ist.
Das VCI-Feld enthält
die Adresse einer Empfängerendeinrichtung
TE, die sich in der Anlage befindet, und stellt eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation von
einem Ende zum anderen zwischen zwei entfernten Endeinrichtungen
sicher.
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In
anderen Varianten sind die Kennungen der Anlage und einer Endeinrichtung
der Anlage oder auch nur die Kennung einer Endeinrichtung, unabhängig von
der Anlage, zu der sie gehört,
auf einen Teil der Gesamtheit des VPI/VCI-Adressenfeldes in Abhängigkeit
von Adressenplänen
verteilt, die von Anlagen-Betreibern
und -Herstellern aufgestellt werden.
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Das
zweite Halbbyte des vierten Bytes des Kopfes enthält drei
Felder PT, RES und CLP, die die Erfindung nicht betreffen.
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Das
fünfte
und letzte Byte des Kopfes einer ATM-Zelle stellt ein Fehlerprüffeld für den Kopf
HEC (Header Error Control) dar. Vor Sendung der Zelle wird der Inhalt
des Feldes HEC nach einem bestimmten Algorithmus in Abhängigkeit
von den vier ersten Bytes der Zelle berechnet und dient nach Empfang der
Zelle dazu, einfache Fehler im Kopf der empfangenen Zelle zu korrigieren
und die Zelle zurückzuweisen,
wenn mehrere Fehler in der Zelle festgestellt wurden oder wenn Fehler
in einer vorher festgelegten Anzahl aufeinander folgender Zellen
desselben logischen Weges VPI/VCI festgestellt wurden. Das Feld HEC
dient, wenn es korrekt ist, auch als Zellenbegrenzung.
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Der
Verteiler 1 eines erfindungsgemäßen Zwischenregenerators-Routers ist ein Zwischenregenerator,
der die durch den Empfangsweg VR der Fernmeldeleitung empfangenen
ATM-Zellen in die lokalen Ringnetze BL0 bis BL(Q-1) verteilt, d.
h. der jede empfangene Netzzelle CR abwärts in jedes lokale Ringnetz
kopiert.
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Wie
in 3 dargestellt, umfasst der Verteiler 1 einen
Eingangskoppler 110 und Q Ausgangskoppler 120 bis 12(Q-1).
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Der
Eingangskoppler 11 codiert mit Hilfe eines Codeumsetzers 5B–4B um,
entwürfelt,
entfernt die Rahmenstruktur der Zellen und regeneriert den eingehenden
Datenfluss von 32 Mbit/s in einen internen Fluss von 25,6 Mbit/s,
indem er bestimmte Bytes entfernt, die der Erkennung von Zellenrahmen
und der Zurichtung der empfangenen ATM-Zellen dienen. Der Koppler 11 gewinnt
ein Taktsignal von 32 MHz und legt nach Frequenzteilung an alle
Ausgangskoppler 120 bis 12(Q-1) ein Zellenbytetaktsignal HOC
von 25,6/8 = 3,2 MHz an. Das HOC-Signal ist mit Bytes empfangener
ATM-Zellen zu 53 Bytes synchron, die vom Eingangskoppler 11 in
einen internen digitalen Empfangsverbindungsbus BR zu 8 Drähten übertragen
werden, der die Bytes der empfangenen Zellen in Eingangsanschlüsse der
Ausgangskoppler verteilt.
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Die
Ausgangskoppler 120 bis 12(Q-1) konvertieren synchron
mit dem Taktsignal HOC jedes Zellen-Parallelbyte in acht serielle
Bits, erzeugen die Rahmenstruktur der Zellen, verwürfeln und
codieren den Fluss der Zellen nach dem 4B-5B-Code um, die durch
die Ausgangsanschlüsse
PD0 bis PD(Q-1) abwärts
in die lokalen Ringnetze BL0 bis BL(Q-1) verteilt werden.
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Die
eigentliche Verteilung der Zellen erfordert zunächst keine Änderung des Kopfes jeder Zelle.
Insbesondere können
das Netzzellenfeld GFC = 0000" und
die Adressenfelder VPI/VCI beim Durchqueren des Verteilers 1 durch
die Netzzellen aufrechterhalten werden.
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In
Bezug auf eine beliebige Endeinrichtung TE0n in einem lokalen Ringnetz,
wie etwa dem Ringnetz BL0: Ein in 4 dargestellter
Endeinrichtungsadapter 3 ist vor jeder mit TE0n bezeichneten
Endeinrichtung angeordnet.
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Eine
Empfangsschaltung 31 des Adapters codiert in 5B-4B-Code
um, entwürfelt,
entfernt die Rahmenstruktur der Zellen und regeneriert den eingehenden
Datenfluss von 32 Mbit/s in einen internen Fluss von 25,6 Mbit/s,
wie der Koppler 11 des Verteilers. Die Schaltung 31 konvertiert
die Bytes in Parallelform und leitet alle ATM-Zellen, die vom entsprechenden
Eingangskoppler 120 im Verteiler 1 abwärts übertragen wurden, und gegebenenfalls
die von mindestens einer vorangehenden Endeinrichtung TE0(n-1) erzeugten
Zellen, Byte für
Byte zu einem Zelleneingangsanschluss ES der eigentlichen Endeinrichtung
TE0n, die die Zellen, die für
sie bestimmt sind, in Abhängigkeit
von der Kennung des virtuellen Pfades VCI entnimmt, und durch einen
Adapterinternen Bus BA mit 8 Leitern zu einem Eingangsanschluss 32E einer
Sendeschaltung 32. Die in der Schaltung 31 empfangenen
Zellen und ATM-Zellen CEn, die von der eigentlichen Endeinrichtung
TE0n durch einen Zellenausgangsanschluss SC und einen FIFO-Pufferspeicher 33 für aufsteigende
Zellen erzeugt wurden, werden auf dem Bus BA gemischt und durchqueren
die Sendeschaltung 32, um zum Sammlereingangsanschluss
PM0, gegebe nenfalls durch eine oder mehrere Endeinrichtungen TE0(n+1), übertragen
zu werden. Die Sendeschaltung 32 setzt, wie jeder Ausgangskoppler 12q des Verteilers 1,
die Bytes der Zellen in eine Bitfolge um, konfiguriert die von der
Schaltung 31 und der Endeinrichtung TE0n übertragenen
Zellen zu Rahmen, verwürfelt
sie und codiert sie in 4B-5B-Code um.
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In
der Praxis sind die Ringnetzanschlüsse PIn und POn des Adapters 3 über ein
Koppelelement mit vier Anschlüssen 30 mit
dem Eingang der Empfangsschaltung 31 bzw. dem Ausgang der
Sendeschaltung 32 verbunden, wenn die Endeinrichtung TE0n
in Betrieb ist, in Reaktion auf ein Steuersignal in einem Zustand
ON, das von der in Betrieb befindlichen Endeinrichtung TE0n ausgegeben
wird. Wenn die Endeinrichtung TE0n abgeschaltet ist, ist das Steuersignal
in einem Zustand OFF und das Koppelelement 30 befindet
sich in einer Ruhestellung, um die Anschlüsse PIn und POn für die verteilten
Netzzellen und die von den vorangehenden Endeinrichtungen TE00 bis
TE0(n–1)
erzeugten Zellen direkt zu verbinden, ohne dass die Zellen im Ringnetz
BL0 die Schaltungen 31 und 32 innerhalb des Adapters durchqueren.
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Im
Adapter 3 sind Mittel vorgesehen, um die von der Endeinrichtung
erzeugten Zellen CEn anstelle leerer Zellenstellen zwischen von
der Schaltung 31 empfangenen Zellen einzufügen und
dabei leere Zellen für
die im Ringnetz BL0 folgenden Endeinrichtungen TE0(n+1) bis TE0(N–1) frei
zu halten. Die genannten Mittel umfassen ein Mittel zur GFC-Feldfeststellung 34,
ein Mittel zum Feststellen/Zählen
leerer Zellen 35 und eine Schaltung zum Einfügen von
Endeinrichtungszellen 36. Das Feststellungsmittel 34 stellt
die mit Daten „gefüllten" Zellen fest, die
ein Datenflusssteuerungsfeld GFC „0000" (oder 0001", wie wir unten sehen werden) aufweisen,
die vom ATM-Netz über
den Verteileranschluss PD0 übertragen
wurden und gegebenenfalls Zellen mit dem Feld GFC = „0000", die von vorangehenden
Endeinrichtungen TE0 bis TE(n–1)
erzeugt wurden, damit die Schaltung 36 während der
Rückübertragung
jeder aus der Empfangsschaltung 31 empfangenen Zelle zur
Sendeschaltung 32 das Lesen von Endeinrichtungszellen CEn
verbietet, die bereits von der Endeinrichtung TE0n in den FIFO-Speicher 33 geschrieben
wurden. Das Mittel zum Feststellen/Zählen 35 stellt die
leeren Zellen, d. h. die leeren Zellenstellen, zwischen den „gefüllten" Zellen fest und
zählt die festgestellten
leeren Zellen modulo (N–n+1),
damit die Schaltung 36 das Lesen einer Endeinrichtungszelle
CEn im FIFO-Speicher 33 und das Einfügen dieser gelesenen Zelle
alle (N–n+1)
leeren Zellen erlaubt, die im im Bus BA von der Schaltung 31 übertragenen
Fluss absteigender Zellen festgestellt wurden. Von den (N–n+1) leeren
Zellen stehen N–n
leere Zellen im Zellenfluss, der aus der Sendeschaltung 32 austritt,
zur Verfügung,
um durch Zellen ersetzt zu werden, die von den folgenden Endeinrichtungen TE0(n+1)
bis TE0N erzeugt wurden.
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Vorzugsweise
steuert das Mittel zum Feststellen/Zählen leerer Zellen 35 die
Schaltung zum Einfügen
von Zellen 36 nicht, wenn die Frequenz leerer Zellen unter
einem festgelegten Schwellenwert liegt, d. h. wenn die Verfügbarkeit
leerer Zellen am Adaptereingangsanschluss PIn sich verringert, um die
Nichtnutzung der leeren Zellen zu vermeiden.
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Nach
einer Variante können,
wenn das Ringnetz nur eine Endeinrichtung enthält, wie das Ringnetz BL2 mit
der Endeinrichtung TE20, die Schaltungen 33 bis 36,
sowie der Schleifenbus BA zu 8 Leitern zwischen der Empfangs- und
der Sendeschaltung 31 und 32 weggelassen werden.
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Der
Sammler 2 des Zwischenregenerators-Routers 1–2 ist
in 5 im Einzelnen dargestellt und enthält Q Eingangskoppler 210 bis 21(Q-1),
die mit den Sammlereingangsanschlüssen PM0 bis PM(Q-1) verbunden
sind, Q FIFO-Pufferspeicher 220 bis 22(Q-1), die
durch Busse für
bitparallele Bytes mit den Eingangskopplern verbunden sind, einen
Ausgangskoppler 23, der durch einen Digitalverbindungssendebus
BE für
bitparallele Bytes mit den Ausgängen
der FIFO-Speicher verbunden ist, und eine Steuerschaltung 24.
Die Eingangskoppler 210 bis 21(Q-1) führen eine
5B-4B-Umcodierung aus, eine Entwürfelung,
eine Entfernung der Rahmenstruktur von Zellen und eine Regenerierung
des aufsteigenden Flusses von durch die Ringnetze übertragenen
Zellen. Sie empfangen asynchron die aus dem ATM-Netz stammenden
und vom Verteiler 1 verteilten Zellen CR und die von den
Endeinrichtungen erzeugten Zellen CE, die durch die aufsteigenden
Wege der lokalen Ringnetze BL0 bis BL(Q-1) übertragen werden, teilen der
Steuerschaltung 24 den Anfang der empfangenen Zellen CR
und CE mit und regenerieren und synchronisieren die empfangenen
Zellen mit einem Bytetaktsignal HOC zu 3,2 MHz, das vom Ausgangskoppler 23 oder
auch vom Eingangskoppler 11 des Verteilers 1 bereitgestellt wird.
So werden die Zellen CR und CE von der Steuerschaltung 24 Byte für Byte und
synchron mit dem Bytetaktsignal in die Speicher 220 bis 22(Q-1) geschrieben.
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Die
von den FIFO-Speichern 220 bis 22(Q-1) gesammelten
ATM-Zellen werden
gleichrangig im gemeinsamen Digitalverbindungssendebus BE zum Ausgangskoppler 23 gesandt,
gesteuert durch die Schaltung 24, um Überschneidungen von Zellen
zu vermeiden, da der in die FIFO-Speicher eingehende und der aus
diesen in den Bus BR austretende Fluss 3,2 Mbyte/s betragen, und
zur schnellen Leerung der FIFO-Speicher einer nach dem anderen und
Zelle für Zelle.
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Das
Lesen der FIFO-Speicher 220 bis 22(Q-1) erfolgt
nach dem in 6 dargestellten Algorithmus.
Ein Speicherzähler
modulo Q CPT wird in Reaktion auf ein mit dem Signal HOC synchrones und
an den Eingangskoppler angelegtes Zellenanfangs-Taktsignal HC mit
der Frequenz der Zellen zu 53 Bytes um Eins erhöht. Bei jedem Impuls des Zellenanfangssignals
HC wird der Inhalt eines 22q der FIFO-Speicher in einem
Abfrageschritt ESq, mit 0 ≤ q ≤ Q-1, abgefragt.
Wenn der Speicher 22q mindestens eine Zelle enthält, veranlasst
die Schaltung 24 in einem Leseschritt ELq das Lesen der
Zelle, die als erste in diesen Speicher geschrieben wurde, und deren Übertragung
Byte für
Byte in den Bus BE; dann wird der Zähler CPT um Eins erhöht, um den
folgenden Speicher 22(q+1) in einem Abfrageschritt ES(q+1)
zu lesen usw. Wenn der Speicher 22q im Schritt ESq keine
Zelle enthält,
fragt der Algorithmus den folgenden Speicher 22(q+1) ab,
ohne den nächsten
Impuls des Zellenanfangstaktsignals HC abzuwarten usw. bis zu einem
Speicher, der eine zu lesende Zelle enthält, oder bis alle Speicher
durchgesehen wurden, bevor der Zähler
CPT erhöht
wird; dieser Algorithmus vermeidet, unnötig zellenfreie Stellen im
Sendebus BE einem lokalen Ringnetz zuzuweisen, das keine Endeinrichtungszelle
zu senden hat.
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Um
auf 5 zurückzukommen:
Der Ausgangskoppler 23 führt zum Eingangskoppler des
Verteilers 11 reziproke Schritte aus. Er konvertiert die Bytes
im Bus BE in serielle Bits, erzeugt die ATM-Zellenrahmen, verwürfelt und codiert die in den FIFO-Speichern 220 bis 22(Q-1) gelesenen
Zellen in 4B-5B-Code um, die gesammelt und im internen Bus BE mit
der festgelegten Übertragungsrate
von 25,6 Mbit/s multiplexiert werden, um sie mit einer Übertragungsrate
von 32 Mbit/s wieder in den Sendepfad VE der Fernmeldeleitung zu
senden.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform werden
vom Empfangsweg der Leitung VR im Eingangskoppler 11 des
Verteilers 1 empfangene Netzzellen CR, die die lokalen
Ringnetze BL0 bis BL(Q-1) durchlaufen, von den Eingangskopplern 210 bis 21(Q-1) des
Sammlers 2 zum Sendeweg der Leitung VE wieder ins ATM-Netz übertragen.
Um diese erneute Übertragung
empfangener Zellen durch die Anlage zu vermeiden, wird das Datenflusssteuerungsfeld
GFC der empfangenen Netzzellen CR, das urprünglich im Zustand „0000" vom Verteiler 1 empfangen
wurde, in einer Schaltung zur Markierung von Netzzellen und Berechnung
des Fehlerprüffeldes 13, die
im Bus BR zwischen dem Ausgangsanschluss des Kopplers 11 und
den Eingangsanschlüssen
der Koppler 120 bis 12(Q-1) eingefügt ist,
wie 3 zeigt, durch einen festgelegten Zustand, beispielsweise „0001", ersetzt. Da der
Kopf der Netzzellen geändert
wurde, wird das Fehlerprüffeld
HEC jeder markierten Netzzelle CRM in der Schaltung 13 neu berechnet.
Jeder der Sammlereingangskoppler 210 bis 21(Q-1) (s. 5)
erfasst die markierten Netzzellen CRM mit einem Feld GFC = „0001", die von den Ringnetzen
erneut übertragen
wurden, und teilt dies der Steuerschaltung 24 mit. In den
FIFO-Speichern 220 bis 22(Q-1) verbietet die Schaltung 24 das Schreiben
der durch ein Feld GFC = „0001" markierten Netzzellen
CRM und erlaubt nur das Schreiben der Zellen CE mit einem Feld GFC
= „0000", die von den Endeinrichtungen
in den lokalen Ringnetzen BL0 bis BL(Q-1) erzeugt wurden.
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In
den 7 und 8 ist der Zwischenregenerator-Router 1–2 durch
einen Zwischenregenerator-Router 1i–2i ersetzt worden,
der von den Ausgängen
der Ringnetze, wie etwa dem Ausgangsanschluss SC der Endeinrichtung
TE0a (4), erzeugte Gegensprechzellen CI zu anderen Endeinrichtungen
der Ringnetze für
Punkt-zu-Punkt-Gegensprech-Kommunikationen
in der Teilnehmeranlage wiedereinführt. Die erzeugten Gegensprechzellen
CI haben ein Datenflusskontrollfeld GFC = „0000" und sind nicht vorher markiert worden,
wie die für
die Endeinrichtungen bestimmten Netzzellen CRM. Die Gegensprechzellen
CI unterscheiden sich jedoch von den von den Endeinrichtungen erzeugten
Zellen CE, damit die Gegensprechzellen CI im Sammler 2i zum
Verteiler 1i geleitet werden und die von den Endeinrichtungen
erzeugten Zellen CE zum Sendeweg der Leitung VE geführt werden.
Diese Unterscheidung erfolgt durch die Kennung des virtuellen Pfades VCI
des Adressenfeldes VPI/VCI, die in der beschriebenen Ausführungsform
für durch
den Empfangsweg VR empfangene Netzzellen CR oder von den Endeinrichtungen
erzeugte Zellen größer oder
gleich einer festgelegten Zahl MT = 32 ist, und die erfindungsgemäß für Gegensprechzellen
CI kleiner als MT = 32 ist. Der Parameter MT bestimmt die Maximalzahl
an Endeinrichtungen in der Anlage, die an Gegensprechverbindungen
beteiligt sein können.
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In
einer ersten Gegensprechausführungsform
wird davon ausgegangen, dass jede Endeinrichtung TE der Anlage nur
eine einzige Kennung VCI erkennt, die ihr normalerweise von jeglicher
Endeinrichtung zugeordnet wird, die Zellen aussendet, die für die Endeinrichtung
der Anlage bestimmt sind.
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Im
in 7 gezeigten Verteiler 1i und dem in 8 gezeigten
Sammler 2i finden sich wieder die Koppler 11 und 120 bis 12(Q-1) und
die Schaltung zur Markierung von Netzzellen und zur Berechnung des
Fehlerprüffeldes 13,
und die Koppler 210 bis 21(Q-1) und 23,
die FIFO-Pufferspeicher 220 bis 22(Q-1) und die
Steuerschaltung 24, die die markierten Zellen entfernt,
die ein Feld GFC = „0001" aufweisen und die
Ringnetze durchlaufen haben, um sie nicht in die FIFO-Speicher zu
schreiben, und die in den FIFO-Speichern das Schreiben und Lesen
nur der Zellen, die von den Endeinrichtungen der Anlage geendet
wurden, nach dem Algorithmus der 6 veranlasst.
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Der
in 7 gezeigte Verteiler 1i umfasst außerdem einen
FIFO-Speicher für markierte
Zellen 14, einen FIFO-Speicher für Gegensprechzellen 15 und
eine Empfangszeitbasis 16, die teilweise im Eingangskoppler 11 in 3 enthalten
ist. Der Speicher für
markierte Zellen 14 ist im internen Empfangsbus BR des
Verteilers aus acht Leitern mit 3,2 MHz zwischen der Schaltung 13 und
den Eingangsanschlüssen
der Ausgangskoppler 120 bis 12(Q-1) angeschlossen.
Ein Anschluss mit 8 Ausgängen
des Gegensprechzellenspeichers 15 ist mit dem Empfangsbus
BR verbunden, um in leere Zellenstellen zwischen den empfangenen
Netzzellen, d. h. zwischen den markierten Zellen CRM, Gegensprechzellen
einzufügen,
die in den lokalen Ringnetzen BL0 bis BL(Q-1) verteilt werden sollen.
Die Zeitbasis 16 empfängt
ein Anfangssignal einer Netzzelle CR, das vom Eingangskoppler 11 erstellt
wird, um systematisch ein Schreibanweisungssignal WCR zu erzeugen,
um in den Speicher 14 die markierten Netzzellen CRM zu schreiben,
die von der Schaltung 13 ausgegeben werden, und ein Leseanweisungssignal
RCR, um die Netzzellen im Speicher 14 im Rhythmus der Verteilung
der Zellen in der Anlage zu lesen. Der Eingangskoppler 11 teilt
auch leere Zellenstellen zwischen den auf dem Empfangsweg VR ampfangenen
Netzzellen CR der Zeitbasis 16 mit, die ein Leseanweisungssignal
RCI erstellt, um Gegensprechzellen im Speicher 15 zu lesen
und sie im Empfangsbus BR zwischen die markierten Netzzellen CRM
einzufügen.
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Der
in 8 gezeigte Sammler 2i umfasst außerdem eine
Schaltung zur Feststellung der Kennung eines virtuellen Pfades 25,
einen FIFO-Speicher für
nicht markierte Netzzellen 26 und eine Schaltung zur Übersetzung
der Kennung eines virtuellen Pfades, zur Markierung von Zellen und
zur Berechnung des Fehlerprüffeldes 27.
Die Feststellungsschaltung 25 und der Speicher 26 sind
im Sendebus BE zu 8 Leitern innerhalb des Sammlers zwischen den
Anschlüssen
zu 8 Ausgängen
der FIFO-Speicher 220 bis 22(Q-1) und
dem Anschluss zu 8 Eingängen
des Ausgangskopplers 23 in Reihe geschaltet. Die Schaltung 27 ist
zwischen den Anschluss zu 8 Ausgängen
der Feststellungsschaltung 25 und den Anschluss zu 8 Eingängen des
Speichers 15 im Verteiler 1i geschaltet.
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Die
Schaltung 25 unterscheidet in den von den Endeinrichtungen
in der Teilnehmerfernmeldeanlage erzeugten Zellen zwischen den Netzzellen CE,
die für
ferne Endeinrichtungen bestimmt sind und durch den Sendeweg VE der
Fernmeldeleitung übertragen
werden müssen,
und den Gegensprechzellen CI, die für Endeinrichtungen der Anlage
bestimmt sind und durch den Verteiler 1i verteilt werden
müssen.
In Reaktion auf die Feststellung einer Kennung eines virtuellen
Pfades VCI größer oder
gleich der festgelegten Anzahl MT = 32 in einer Zelle, die in einem
der Speicher 220 bis 22(Q-1) gelesen wurde, legt
die Feststellungsschaltung 25 ein Schreibanweisungssignal
SCR an den FIFO-Speicher 26 an,
damit die gelesene Zelle als nicht markierte Netzzelle CE mit einem
Feld GFC = „0000" in den Speicher 26 geschrieben
wird, um dann auf Anweisung des Ausgangskopplers 23 gelesen
zu werden, um sie in den Sendeweg VE der Leitung zu übertragen.
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Wenn
für die
festgestellte Kennung VCI gilt VCI<MT,
legt die Feststellungsschaltung 25 an den FIFO-Speicher 15 (7)
ein Schreibanweisungssignal WCI an, damit die in einem der Speicher 220 bis 22(Q-1) gelesene
Zelle in der Schaltung 27 als Gegensprechzelle CI behandelt
und dann in den Speicher 15 geschrieben wird, bevor sie
im Empfangsbus BR des Verteilers 1i zwischen markierte
Netzzellen CRM geschrieben wird. In der Schaltung 27 wird
die Kennung VCI<MT
in der zu verarbeitenden Gegensprechzelle CI mit Hilfe einer progammierbaren
Anschluss tabelle virtueller Wege zwischen den Kennungen VPI<MT und den Kennungen
VPI ≥ MT
= 32 in eine Kennung eines virtuellen Weges VCI übersetzt, die größer oder
gleich MT ist und der Endeinrichtung der Anlage entspricht, für die die
gelesene Zelle bestimmt ist. Das Flusssteuerungsfeld GFC = „0000" der Zelle CI wird
in der Schaltung 27 in „0001" übersetzt.
Die Programmierung der Anschlusstabelle kann durch eine bestimmte
Endeinrichtung der Anlage erfolgen, die an die Schaltung 27 Meldungen
aus Zellen mit der Leitwegadresse der Schaltung 27 richtet.
Die Gegensprechzellen CI werden auf diese Weise markierte Zellen
CIM, wie die markierten Netzzellen CRM im Verteiler 1i,
um durch die Schaltung 24 beseitigt zu werden, nachdem
sie alle Ringnetze der Anlage durchlaufen haben. Da die Kennung
VPI und das übersetzte
Steuerfeld GFC den Kopf der Gegensprechzelle CI ändern, wird deren Fehlerprüffeld HEC
in der Schaltung 27 neu berechnet. Die markierte Gegensprechzelle
CIM, die in den Speicher 15 geschrieben wird, enthält so eine
Kennung VCI und Felder GFC und HEC, die sich von denen in der Gegensprechzelle
CI unterscheiden, die von der Schaltung 25 festgestellt
werden.
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Nach
einer zweiten Gegensprechausführungsform
ist jede Endeinrichtung TE der Anlage in der Lage, zwei verschiedene
Kennungen VCI zu erkennen, die jeweils, wie bereits gesagt, im Adressenfeld
VPI/VCI einer Zelle enthalten sein können. Die erste Kennung ist
die, die normalerweise von einer fernen Endeinrichtung, die Netzzellen
durch den Empfangsweg VR sendet, zugewiesen wird, und ist größer oder
gleich MT = 32. Erfindungsgemäß ist die zweite
Kennung die von einer Endeinrichtung der Anlage zugewiesene, die
ATM-Gegensprechzellen an eine andere Endeinrichtung der Anlage übertragen will,
und ist kleiner als MT.
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Für diese
zweite Ausführungsform
wird die Übersetzungsfunktion
von Kennungen in der Schaltung zur Übersetzung, Markierung und
Berechnung 27 weggelassen und behalten die Gegensprechzellen
CI bei der Übertragung
vom Sendebus BE des Sammlers 2i durch die Schaltungen 25 und 27 und den
Speicher 15 zum Empfangsbus BR im Verteiler 1i ihre
Kennungen.