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Die Erfindung bezieht sich auf ein integriertes
digitales Nachrichtensystem für eine Telefonanlage, insbesondere
auf eine dienstintegrierte Vermittlungs- oder
Nebenstellenanlage.
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Bekanntlich erfolgt der Nachrichtenverkehr zwischen
den Eingangs-Ausgangseinheiten, den Steuereinheiten und ihren
Hilfsgeräten in kleinen und mittleren digitalen
Zeitschalttelefonanlagen über ein Vermittlungsnetz, das aus einer oder
mehreren Zeitschalteinheiten besteht und an das die Einheiten
über Zeitmultiplexverbindungen angeschlossen sind, die von
mehreren Einheiten gemeinsam benutzt werden. Solche Systeme
sind insbesondere in den Druckschriften FR-A-2 505 497, FR-A-2
531 297 und FR-A-2 601 541 der Anmelderin angesprochen.
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Die Signalisationssignale, die durch Tastung und
Kodierung aus den Sprachsignalen erhaltenen Bytes und die
Datenbytes werden nacheinander über Kanäle übertragen, die meist
starr zugewiesen werden und ggf. zu Kanälen mit einem
breiteren Band auf den Zeitmultiplexverbindungen zusammengefaßt
sind. Letztere sind nur in einer Richtung wirksam und werden
paarweise für je eine Übertragungsrichtung zusammengefaßt.
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So beschreibt die Druckschrift GB-A-2 131 654 ein
Nachrichtensystem zum Verkehr zwischen verschiedenen
Endeinheiten über zwei Busleitungen, von denen eine ein
Zeitmultiplexbus ist, während die andere ein asynchroner Bus zur
Übertragung von Informationen in Paketen ist. Manche der
Endeinheiten haben über geeignete Schnittstellenschaltungen nach
Wahl Zugang zu den beiden Busleitungen.
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In der Druckschrift EP-A-0 122 765 ist ein
Nachrichtensystem zum Verkehr zwischen verschiedenen Endeinheiten über
einen Serienbus beschrieben. Der Konflikt zwischen mehreren
Einheiten, die gleichzeitig auf diesen Bus zugreifen wollen,
wird durch einen Streitschlichtungsbus geregelt, der flexible
Prioritätskodes empfängt.
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Die verschiedenen Typen von Einheiten sind in
vorbestimmter Art in den Strukturen verteilt, beispielsweise vom
Typ Einschub oder Schrank, in denen sie untergebracht sind,
und können nicht immer in den Strukturen oder entlang der
Zeitmultiplexverbindungen ausgetauscht werden, was besonders
störend wirkt, wenn die Anschlußanforderungen für
Benutzergeräte sehr unterschiedlich sein können, wie dies bereits heute
der Fall ist.
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Die Erfindung schlägt also ein digitales integriertes
Nachrichtensystem für eine dienstintegrierte Telefonanlage
vor, das die Funktionen des Durchschaltens und der
Signalisierung je nach den Erfordernissen dezentralisieren kann, die
Flüsse von zu übertragenden Informationsbytes integrieren
kann, welcher Art sie auch sein mögen, und eine Entwicklung
des Systems abhängig von den absehbaren zukünftigen
Bedürfnissen erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird dieses Ziel durch das im Anspruch
1 definierte System erreicht.
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Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgend
aufgelisteten Figuren näher erläutert.
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Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer
Telefonanlage, die ein erfindungsgemäßes integriertes Nachrichtensystem
enthält.
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Figur 2 zeigt ein Beispiel für das
Nachrichtenprotokoll des erfindungsgemäßen Systems.
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Das in Figur 1 gezeigte Schema bezieht sich auf eine
digitale dienstintegrierte Telefonanlage 1, beispielsweise
eine Vermittlungsanlage kleiner oder mittlerer Kapazität oder
eine Weitervermittlungsanlage. Diese Anlage 1 enthält mehrere
miteinander verkehrende Einrichtungen, wie z.B.
Eingangs-Ausgangseinheiten 2, 3 von der Art einer analogen oder digitalen
Leitungsschaltung, die an mit dieser Anlage 1 verbundene
analoge oder digitale Endgeräte 4 bzw. 5 angeschlossen sind.
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Andere Eingangs-Ausgangseinheiten 6, 7, beispielsweise
vom Typ der analogen oder digitalen Leitungsverbindung,
ermöglichen den Aufbau von Verbindungen von Endgeräten 4 oder 5
der Anlage 1 und über diese hinweg zu anderen Endgeräten in
der Umgebung, in der diese Anlage 1 sich befindet, wobei diese
anderen Geräte beispielsweise an eine analoge
Telefonvermittlungszentrale 8 oder eine digitale dienstintegrierte
Telefonanlage 9 oder auch an eine Ortsvermittlung angeschlossen sind,
die über je eine Leitungsverbindung 10, 11, 01 an die Anlage 1
angeschlossen sind.
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Die Anlage 1 enthält weiter mindestens eine
Steuereinheit 12, die üblicherweise einen Prozessor und zugeordnete
Speicher enthält, die hier nicht im einzelnen dargelegt
werden, sowie Hilfseinheiten wie beispielsweise eine
Anwendungseinheit 13, von der hier angenommen wird, daß sie die Aufgabe
einer Nachrichtenübermittlung, einer Durchschaltung von
Paketen oder der Gebührenbearbeitung gewidmet ist, wobei
zahlreiche andere spezialisierte Funktionen ebenfalls in Betracht
gezogen werden können. Der Betrieb der Anlage 1 in der
vorliegenden Umgebung erfordert zahlreiche
Informationsaustauschvorgänge insbesondere zwischen den verschiedenen Einheiten,
wie z.B. den Einheiten 2, 3, 6, 7, 12 und 13, die zu dieser
Anlage gehören. Diese Einheiten sind daher untereinander über
ein Nachrichtensystem mit einer Gruppe von Verbindungen
verbunden, an die die Einheiten über Schnittstellen 14
angeschlossen werden. Diese Schnittstellen sollen aus
verschiedenen Gründen, insbesondere denen der Einfachheit und
Wirtschaftlichkeit, standardisiert sein.
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Jede Schnittstelle 14 ist einer Einheit zugeordnet und
enthält üblicherweise mindestens einen Sender für digitale
Signale, um Daten, die von der bedienten Einheit kommen, an
mindestens eine andere Einheit über die Gruppe von
Verbindungen des diese Einheiten enthaltenden Nachrichtensystems zu
senden, und mindestens einen Empfänger für digitale Signale
betreffend die zu empfangenden Daten über diese Gruppe von
Verbindungen in Richtung auf die zugeordnete Einheit.
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Die detaillierte Beschreibung der oben erwähnten
Elemente
kann hier entfallen, da einerseits diese Elemente, die
in den einleitend in der vorliegenden Anmeldung erwähnten
Patenten bereits angesprochen wurden, dem Fachmann wohl
bekannt sind und da andererseits diese Beschreibung nur einen
indirekten Bezug zur Erfindung hätte.
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In dem vorgeschlagenen Nachrichtensystem sind die
verschiedenen Einheiten der Anlage 1, die miteinander
verbunden sind, über ihre jeweilige Schnittstelle 14 mit einer
Gruppe von Zeitmultiplexverbindungen verbunden, die zwei getrennte
parallele Busleitungen 15 und 16 bilden und beide einen
Sendekanal und mehrere Empfangskanäle besitzen sowie eine verteilte
und flexible Verwaltung der Nachrichtenflüsse zwischen den sie
unterstützenden Schnittstellen 14 erlauben, wobei die
Durchschaltfunktion der verschiedenen Signale auf die von den
beiden Busleitungen 15 und 16 gebildete Einheit nach den
Bedürfnissen verteilt ist.
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Hierzu können die Schnittstellen 14 der verschiedenen
Einheiten auf jede der beiden Busleitungen in bestimmter Form
zugreifen.
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Dieser Zugriff und der Nachrichtenaustausch während
des Nachrichtenverkehrs ergeben sich in Anwendung eines
gleichen Nachrichtenprotokolls für alle Schnittstellen, die
miteinander in Verbindung treten sollen.
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In der vorgeschlagenen Ausführungsform ist der Bus 15
ein Serienbus und wird im asynchronen Modus betrieben, während
der Bus 16, der ein Parallelbus ist, im isochronen und/oder im
asynchronen Modus betrieben werden kann. Jede Schnittstelle
14, die Nachrichten aussenden will, wird in die Lage versetzt,
alleine über eine der beiden Busleitungen abhängig von ihren
Erfordernissen für diesen Verkehr zu verfügen, und zwar
entweder in Form einer Punkt-zu-Punkt Verbindung mit einer anderen
Schnittstelle oder in Form einer beschränkten oder
unbeschränkten Nachrichtenverbreitung.
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In dem vorgeschlagenen Beispiel enthält der parallele
Bus 16 acht identische synchrone Verbindungen, die eine
Parallelübertragung
der acht Bits eines Bytes erlauben, während
der Serienbus 15 eine Übertragungsverbindung enthält, die von
demselben Taktgeber gesteuert wird wie der parallele Bus, mit
dessen Verbindungen die Übertragungsverbindung synchron ist.
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Die Zeitmultiplexverbindung, die den Parallelbus 16
bildet, entspricht hier der Empfehlung G.704 des Comite
Consultatif International Télégraphique et Téléphonique (CCITT),
die Strukturen von Synchronrahmen definiert, welche die
Übermittlung von in Form von Bytes gruppierten digitalen Signalen
erlauben.
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Eine Unterteilung der Rahmen in n Zeitintervalle
gleich y ist vorgesehen, wobei die aufeinanderfolgenden Rahmen
eine Periodendauer von 125 us besitzen.
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Gemäß einer Ausführungsform bewältigt jede Verbindung
einen Durchsatz von 2,048 Mb/s, wobei die übertragenen Bits
auf aufeinanderfolgende Rahmen verteilt sind, die je 32
Zeitintervalle enthalten und wobei jedes Zeitintervall der
Serienübertragung von acht Bits dient.
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Dadurch lassen sich wie bekannt isochrone
Übertragungskanäle für Bytes durch Reservierung eines oder mehrerer
Zeitintervalle gleichen Rangs unter den n möglichen während
jedes der auf der Verbindung nacheinander auftretenden Rahmen
erzielen.
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Diese isochronen Kanäle werden üblicherweise für die
Übertragung von Bytes entsprechend Sprachsignalen benutzt, die
von primären Multiplexiereinrichtungen vom PCM-Typ behandelt
werden, wie sie in der Empfehlung G.732 des CCITT nach der
Tastung und Kodierung definiert sind.
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Die synchrone Rahmenstruktur, wie sie in der oben
angegebenen Empfehlung G.704 definiert ist, kann auch für die
asynchrone Übertragung von Bytes benutzt werden, die sich auf
digital vorliegende Informationen beziehen, die während
aufeinanderfolgender Zeitintervalle der ihrerseits
aufeinanderfolgenden Rahmen in Paketform übertragen werden.
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Es ist daher möglich, gleichzeitig eine
Multiplexverbindung
mit einer Rahmenstruktur wie oben angegeben für die
Übertragung von Informationen in digitaler Form sowohl über
synchrone wie über asynchrone Kanäle zu verwenden, indem für
letztere die von den ersteren während aufeinanderfolgender
Rahmen nicht beanspruchten Zeitintervalle ausgenützt werden.
Der Aufbau von isochronen und/oder asynchronen Kanälen für die
Übertragung von in Byteform auf dem parallelen Bus 16
vorliegenden Informationen erlaubt die Übertragung eines Bytes in
jedem Zeitintervall.
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Die Anforderungen nach isochronen Kanälen durch die
Schnittstellen 14, die auf dem parallelen Bus 16 aussenden
wollen, werden durch eine spezialisierte Struktur
berücksichtigt, die beispielsweise von der Steuereinheit 12 der Anlage
überwacht oder in Betrieb gesetzt wird. Diese Struktur wird so
wirksam, daß die isochronen Kanäle für den Zugang nur der
Einheiten reserviert werden, die sie jeweils bedienen, und
zwar für mindestens die Dauer der
Nachrichtenaustauschvorgänge, die sie jeweils durchführen.
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Diese Reservierung von isochronen Kanälen erfolgt ggf.
in starrer Form, so daß die Schnittstellen 14 beispielsweise
je mindestens über ein bestimmtes Zeitintervall in jedem
Rahmen für ihre Aussendungen und über mindestens ein bestimmtes
Zeitintervall für ihren Empfang verfügen. Die Reservierung
kann aber auch von den Erfordernissen abhängig variabel
beispielsweise unter der Steuerung durch die Steuereinheit 12
abhängig von den Anfragen erfolgen, die beispielsweise durch
über einen asynchronen Kanal übertragene Nachrichten
formuliert wurden.
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Die Zuteilung eines asynchronen Kanals an eine
Schnittstelle 14 zum Aussenden erfordert eine
Streitschlichtungsprozedur, an der alle Schnittstellen 14 teilhaben, die
gleichzeitig einen solchen Kanal zu Sendezwecken anfordern.
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In einer Ausführungsform besteht der asynchrone Kanal,
der vorübergehend von einer Schnittstelle auf einem Bus belegt
werden kann, aus allen Zeitintervallen, die nicht für
isochrone
Kanäle auf diesem Bus, soweit sie existieren, in dem oder
den für die Aussendung einer Nachricht durch diese
Schnittstelle erforderlichen folgenden Rahmen reserviert sind.
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Zumindest grundsätzlich können alle Schnittstellen 14
einer Anlage 1, die an einen Bus angeschlossen sind,
konkurrierend einen asynchronen Kanal auf diesem Bus anfordern.
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Praktisch betrifft vorzugsweise jede Streitschlichtung
nur die Schnittstellen, die gleichzeitig einen Sendewunsch
haben.
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In einer Ausführungsform kann eine Streitschlichtung
erst starten, wenn die vorhergehende Streitschlichtung
abgeschlossen wurde, d.h wenn die zunehmende Ausschaltung der
ursprünglich konkurrierend wartenden Schnittstellen nur eine
Schnittstelle übriggelassen hat. Diese einzige letzte
Schnittstelle kann dann im asynchronen Modus während der von den
gleichzeitig betriebenen isochronen Kanälen während der
aufeinanderfolgenden, für die betrachtete Aussendung
erforderlichen Rahmen verfügbar gebliebenen Zeitintervallen aussenden.
Die nicht zufriedengestellten Schnittstellen, zu denen ggf.
andere gekommen sind, treten dann als Konkurrenten einer neuen
Streitschlichtung auf.
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In dem vorgeschlagenen Beispiel enthält der Bus, der
teilweise im asynchronen Modus betrieben werden kann, oder im
vorliegenden Fall beide Busleitungen 15 und 16, einen
Belegdraht 17 oder 18, an den alle Schnittstellen 14 angeschlossen
sind, damit diejenige Schnittstelle, die die Sendegenehmigung
erhalten hat, für ihren Sendevorgang die von den gleichzeitig
existierenden isochronen Kanälen verfügbar gebliebenen
Zeitintervalle für sich reservieren kann.
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Diese Reservierung erfolgt beispielsweise mittels
Markierung des betreffenden Belegdrahts durch die autorisierte
Schnittstelle 14 mit Hilfe einer Schaltung, die an diesen
Draht eine bestimmte Reservierungsgleichspannung mit Hilfe von
nicht dargestellten Mitteln anlegt, wobei diese
Reservierungsspannung in an sich ebenfalls bekannter Weise von den anderen
auf einen Sendezugang zu dem gleichen Bus wartenden
Schnittstellen erfaßt werden kann.
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Eine neue Streitschlichtung für einen Bus kann durch
Ablauf eines Belegungsprozesses ausgelöst werden, sobald eine
die Verfügbarkeit anzeigende Polarität, die die
Reservierungspolarität ersetzt, auf dem entsprechenden Belegdraht 17 oder
18 erscheint.
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Jede Schnittstelle 14, die möglichst bald einen
asynchronen Kanal auf einem Bus reservieren will, überprüft das
Vorliegen oder wartet bei Bedarf auf das Auftreten der
Verfügbarkeitspolarität auf dem diesem Bus zugeordneten Belegdraht
und versucht dann, eine Belegungsnachricht entweder auf dem
Bus selbst im Fall der Serienbusleitung 15 oder auf einem
Streitschlichtungsdraht 20 im Fall der parallelen Busleitung
16 auszusenden. In beiden Fällen erfolgt diese Aussendung in
dem durch ein gemeinsames Taktsignal fixierten Rhythmus, der
beispielsweise von der nicht dargestellten Zeitbasis der
Anlage 1 kommt.
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Die verschiedenen für diese Streitschlichtungen
erforderlichen Maßnahmen werden hier nicht ausgebreitet, da sie
ohne Schwierigkeiten aus der in der französischen
Patentanmeldung 2 638 591 der Anmelderin vorgeschlagenen Ausführungsform
übernommen werden können.
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Die Belegungsnachrichten, die auf dem
Streitschlichtungsdraht 20 oder dem Serienbus 15 auftreten, können durch
eine beliebige der Schnittstellen erzeugt werden, die
asynchron senden will.
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Jede Belegungsnachricht enthält identisch ein
Streitschlichtungsfeld CH1 als Vorspann, beispielsweise ein oder
zwei Bytes. Dieses Feld besteht aus einem rotierenden
Prioritätskode BPT mit einer vorgegebenen Anzahl von Bits und einem
der funktionellen Adresse der aussendenden Schnittstelle
entsprechenden Zugriffskode CAI.
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Wenn mehrere Schnittstellen 14 gleichzeitig auf eine
Gelegenheit zum asynchronen Senden auf demselben Bus warten,
versuchen sie gleichzeitig, die Benutzung der im asynchronen
Modus auf diesem Bus verfügbaren Zeitintervalle zu
reservieren, und zwar jeder zu seinem alleinigen Nutzen.
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Hierzu versucht jede der Schnittstellen 14, auf den
betreffenden Streitschlichtungsdraht die der
Belegungsnachricht entsprechende Folge von Bits, die sie aussenden will,
aufzuprägen. Üblicherweise wird einer der beiden Werte, den
jedes Bit annehmen kann, als dominant angesehen und erlaubt
der Schnittstelle oder den Schnittstellen, die diesen Wert
erzeugt hat bzw. haben, die Streitschlichtung fortzusetzen,
während die anderen Schnittstellen, die den anderen Wert
aufgeprägt haben, auf die nächste Streitschlichtung verwiesen
werden.
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Jede Schnittstelle verfügt über eine gewichtete
Priorität, die durch einen besonderen und sich entwickelnden Kode
BTP definiert wird und beispielsweise Bits, die eine der
betreffenden Schnittstelle 14 fest zugeteilte Priorität abhängig
von der Aufgabe der von ihr spezifisch bedienten Einheit und
Bits betreffend eine variable Priorität verknüpft, die die
Anzahl der erfolglosen Versuche seit der letzten erfolgreichen
Reservierung durch diese Schnittstelle mit Hilfe dieses
Streitschlichtungsdrahts berücksichtigt.
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Im ersten Zeitintervall einer neuen Streitschlichtung
versuchen alle auf einen Bus reflektierenden Schnittstellen
gleichzeitig den Streitschlichtungsdraht der Busleitung auf
den Wert entsprechend dem ersten Bit des Kodes BTP zu bringen,
der ihnen für diese Streitschlichtung entspricht.
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Dann wird von der laufenden Streitschlichtung jede
konkurrierende Schnittstelle ausgeschlossen, die auf dem
betreffenden Streitschlichtungsdraht einen anderen Bitwert liest
als den, den sie erzwingen wollte.
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Diese bzw. jede ausgeschlossene Schnittstelle
verändert dementsprechend den Prioritätskode BTP in Hinblick auf
ihren nächsten Versuch.
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Die nächst folgenden Zeitintervalle erlauben die
progressive Ausschaltung der verbleibenden konkurrierenden
Schnittstellen, bis nur noch eine übrigbleibt, die
nacheinander auf den betrachteten Streitschlichtungsdraht alle Bits
ihres Prioritätskodes BTP aufprägt, ehe sie ihren Zugangskode
CAI aussendet.
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Dieser Zugangskode wird von einem oder mehreren
Feldern gefolgt, die eine Verwaltungsnachricht bilden und deren
Länge variabel sein kann und beispielsweise enthält:
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- ein Feld CH2, das die Art der von dem betreffenden Bus im
Asynchronmodus zu übertragenden Nachricht und die
geographische oder funktionelle Adresse der Zielschnittstelle bzw.
Zielschnittstellen angibt,
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- ein Feld CH3, das die Länge dieser kommenden Nachricht
angibt,
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- ein Feld CH4, das die geographische Adresse der aussendenden
Schnittstelle angibt,
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- ein Feld CH5 für Daten variabler Länge,
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- einen Modul CH6 zur Paritätskontrolle vom Typ CRC.
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Die Verwaltungsnachrichten sind beispielsweise
prioritäre Steuernachrichten wie z.B. Startbefehle,
Aktivierungsbefehle und Ruhesetzungsbefehle oder auch Datennachrichten.
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Der Serienbus kann die Übertragung von Nachrichten im
asynchronen Modus in einer Richtung mit einem relativ
beschränkten Durchsatz gewährleisten. Er ermöglicht ggf. die
Übertragung von Signalisationen zwischen den von den
Schnittstellen 14 bedienten Einheiten.
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Der parallele Bus 16 kann über eine große Zahl von
Zeitintervallen mit demselben Bittakt wie der Serienbus 15
verfügen, und zwar hier über 256 Zeitintervalle je Rahmen von
125 us. Das ermöglicht einen Betrieb im Kreismodus, indem die
Nachrichtenverbindungen von Punkt zu Punkt oder in Form einer
beschränkten oder unbeschränkten Nachrichtenverteilung
ausgehend von einem Punkt hergestellt werden, wobei ein oder zwei
isochrone Kanäle, die je einem Zeitintervall entsprechen, auf
dem Bus reserviert werden, je nachdem, ob die Übertragung in
einer oder in beiden Richtungen erfolgt.
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Der parallele Bus 16 ermöglicht auch einen Betrieb als
digitales Ortsnetz, bei dem jede Nachricht über die parallelen
Verbindungen dieser Busleitung entweder von Punkt zu Punkt
oder ausgehend von einem Punkt, d.h. einer Schnittstelle 14 im
Verteilmodus während aufeinanderfolgender Zeitintervalle
übertragen werden kann, die von den ggf. während einer oder
mehrerer aufeinanderfolgender Rahmen gleichzeitig vorhandenen
isochronen Kanälen während aufeinanderfolgenden Zeitintervallen
freigelassen werden.
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Durch die Nutzung zweier Busleitungen mit unter
schiedlichen Durchsätzen kann man gleichzeitig Einrichtungen
betreiben, die ggf. sehr unterschiedliche Bedürfnisse an
Informationsdurchsatz besitzen und/oder viele Einrichtungen, und dies
mit großer Flexibilität in einer Anlage.
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Außerdem, ergibt sich eine zusätzliche Sicherheit
aufgrund der Tatsache, daß der parallele Bus mindestens einen
Mindestdienst im Fall einer vorübergehenden Nichtverfügbarkeit
der Serienbusleitung bereitstellt, wobei die Umschaltung der
Übertragungen von diesem Bus auf die Verbindungen der anderen
Busleitung ohne Schwierigkeit durchgeführt werden kann.