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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur
Kommunikation, das insbesondere bei der Kontrolle des Luftverkehrs
anwendbar ist.
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Bei dieser speziellen Anwendungsart ist es bekannt,
verteilte oder nicht verteilte Netze zu verwenden, die mehrere
Eingänge/Ausgänge aufweisen. Üblicherweise bestehen die
Eingänge/Ausgänge aus mehreren Stationen von Bedienern, die mit
Flugzeugpiloten kommunizieren, sowie einem Funksender, der
diese Kommunikationen ermöglicht, Telefonstationen, PABX
(Private Automatical Branch exchange oder private Telefon-
Kleinzentrale mit automatischer Vermittlung), ... , wobei
diese Liste nicht abschließend ist.
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Die in dem Netz zirkulierenden Informationen sind von zwei
Arten:
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- die zu übertragenden Informationen, also bei unserer
Anwendung das Gespräch,
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- die Dienstdaten oder -nachrichten.
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Jede Art von Information zirkuliert auf einem anderen
Übertragungsträger, beispielsweise einem Bus. Die Kommunikation
zwischen den Bedienern und den Flugzeugpiloten wird
abwechselnd durchgeführt, also mit einer Sprechperiode in der
Richtung Bediener-Pilot und während der Rauschsperre in der
Richtung Pilot-Bediener. Diese Kommunikation wird von
Dienstnachrichten geleitet, welche somit im wesentlichen die
folgenden Nachrichten sind:
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- Nachricht des Beginns der Sprechperiode, wenn ein
Bediener zu sprechen beginnt,
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- Nachricht des Endes der Sprechperiode, wenn der
Bediener zu sprechen aufhört,
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- Nachricht des Beginns der Signalisierung der
Sprechperiode, um den anderen Bedienern zu signalisieren, daß ein
Bediener zu sprechen begonnen hat,
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- Ende der Signalisierung der Sprechperiode,
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- Beginn der Rauschsperre, wenn ein Flugzeugpilot sich
an die Bediener wendet,
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- Ende der Rauschsperre.
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Das bei dieser Art von Netz auftretende Hauptproblem besteht
in dem großen Volumen der Dienstnachrichten, woraus sich
eine Erhöhung der Wartezeit an der Funk-Schnittstelle
ergibt, welche die Bediener mit dem Sender verbindet.
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Um das Volumen der auf dem Datenbus übertragenen Daten zu
vermindern, ist es bekannt, die Pausen oder Abwesenheit von
Gespräch zu nutzen und sie durch einige Daten zu ersetzen.
Das ganze Problem liegt dann in der Trennung dieser beiden
Nachrichtenarten beim Empfang. Es müssen nämlich beim Senden
die an der Stelle von Gesprächspausen übertragenen Daten
codiert werden, damit zum einen sie beim Empfang leicht
erkannt werden können und zum anderen die übertragung des
Gesprächs nicht beeinträchtigt wird.
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Eine in dem Dokument GB-A-1 043 447 beschriebene Lösung
besteht darin, die erfaßten Gesprächspausen durch Daten zu
ersetzen, deren Code ein Code ist, der bei dem Gesetz der
Codierung des Gesprächs nicht vorkommt.
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Eine der vorhergehenden Lösung ähnliche Lösung ist in dem
Artikel IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONFERENCE (Band 3,
Nr. 535, Seiten 1201 bis 1206) beschrieben, bei dem das
System darin besteht, vor allen anstelle einer
Gesprächspause übertragenen Daten eine spezielle Markierung anzuordnen,
die einem Code entspricht, der bei den Codes für das
Gespräch nicht auftritt.
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Der Hauptnachteil bei dieser Art von Lösung besteht darin,
daß zwei Quellen mit unterschiedlichen Codes am Eingang
vorhanden
sein müssen, um die Daten von dem Gespräch zu
unterscheiden.
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Die Patentanmeldung EP-A-0 082 333 beschreibt eine weitere
Lösung, bei der das für das Gespräch gewählte
Codierungsgesetz so ist, daß es unmöglich ist, daß bei der Übertragung
ausschließlich des Gesprächs eine gegebene Aufeinanderfolge
von zwei codierten Worten auftritt. Es ist dann ausreichend,
die Daten anstelle der erfaßten Gesprächspausen mittels
genau dieser Aufeinanderfolge von zwei Wörtern zu übertragen,
um beim Empfang eine Unterscheidung zwischen dem Gespräch
und den Daten zu gewährleisten. Der Nachteil dieser Lösung
liegt in der Notwendigkeit, daß Mittel vorhanden sein
müssen, um diese Aufeinanderfolge von zwei Wörtern zu erzeugen
und dort die Daten einzufügen.
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Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die oben
genannten Nachteile zu beseitigen, indem ein System geschaffen
wird, bei dem die anstelle von erfaßten Gesprächspausen
übertragenen Daten leicht identifizierbar sind.
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Die Erfindung betrifft genauer gesagt ein System zur
digitalen Kommunikation, wie es in den Patentansprüchen 1 bis 7
definiert ist.
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Die Erfindung wird besser durch die nachfolgende
Beschreibung verstanden, die sich auf die nachfolgenden Figuren
bezieht:
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- Fig. 1 stellt ein digitales verteiltes Netz dar,
welches zur Luftverkehrskontrolle verwendet wird;
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- Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für
eine Kommunikation zwischen einem Bediener und einem Pilot;
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- Fig. 3 erläutert eine Beschreibung einer
Schnittstelle, die das Abgeben eines Signals ermöglicht, das
gleichzeitig das Gespräch sowie Dienstnachrichten enthält;
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- Fig. 4 erläutert eine Empfangsvorrichtung einer
Schnittstelle, welche das Trennen der beiden Arten von
Informationen aus dem in Fig. 3 erzeugten Signal ermöglicht.
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In Figur 1 ist ein verteiltes digitales Netz zur
Kommunikation dargestellt, das für die Kontrolle von Luftverkehr
verwendet wird. Der verteilte Aufbau, bei dem also jeder
Eingang/Ausgang seine eigene Schnittstelle aufweist, weist
den Vorteil auf, daß die übertragung von Informationen sowie
die Sicherheit bei der Handhabung dieser Informationen
erhöht wird. Das Netz von Figur 1 weist mehrere
Eingänge/Ausgänge auf, die beispielsweise drei Bediener 1, einen Sender
2, ein PABX 3, eine Telefonstation 4 und eine Steuerkonsole
5 umfassen. Wie oben ausgeführt wurde, weist jeder
Eingang/Ausgang 1, 2, 3, 4, 5 seine eigene Schnittstelle auf,
also 6, 7, 8, 9 bzw. 10. Die Informationen werden auf zwei
getrennten Bussen 11 und 12 übertragen, wobei der Bus 11 der
Bus zur Übertragung des Gesprächs ist und der Bus 12 die
Übertragung von Dienstnachrichten gewährleistet.
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In Figur 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung für eine
Kommunikation zwischen einem Bediener 1 und einem
Flugzeugpiloten 19 dargestellt. Die mit durchgehenden Linien
dargestellten Pfeile stellen die Verbindung in der Richtung
Bediener-Pilot dar. Die gestrichelten Linien stehen für eine
Verbindung in der umgekehrten Richtung. Wenn-der Bediener 1
eine gesprochene Nachricht an einen Flugzeugpiloten 19
sendet, gelangt das von dem Bediener 1 abgegebene Gespräch zur
entsprechenden Schnittstelle 6 in analoger Form. Es wird
abgetastet und dann in binärer Form codiert, beispielsweise in
einem Byte mittels der Vorrichtung 18, die von einem
Mikroprozessor 14 gesteuert wird, beispielsweise des Typs 68000.
Die Vorrichtung 13 liefert am Ausgang einen Impulsfolge 15,
die gemäß einem gegebenen Codierungsgesetz codiert ist,
dessen Besonderheiten später gegeben werden, und die die
Gesprächs information enthält.
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Um die Codierungsmittel beim Senden zu vermindern, verfügt
das erfindungsgemäße System über Mittel, die es ermöglichen,
jeder Dienstnachricht ein Wiedererkennungszeichen
zuzuordnen, das aus einem speziellen Code des für das Gespräch
verwendeten Codierungsgesetzes besteht. Um die Übertragung des
Gesprächs nicht zu beeinträchtigen, ist der besondere Code
vorzugsweise ein bei dem Gespräch nutzloser Code, also ein
Code, der zum übertragen des Gesprächs nicht verwendet wird
oder zum übertragen einer gegebenen Information des
Gesprächs redundant ist. Ein besonders interessantes
Codierungsgesetz ist das Codierungsgesetz A.
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Wenn nämlich das Codierungsgesetz A als Codierungsgesetz für
das Gespräch verwendet wird, wird die Gesprächspause, also
das Fehlen von Gespräch, durch die beiden Codes 0+ und 0-
dargestellt. Diese Redundanz, die für das Übertragen des
Gesprächs alleine nutzlos ist, wird gemäß der Erfindung
nicht nur dazu verwendet, auf demselben Träger, nämlich dem
Bus 11, das Gespräch und einige Dienstnachrichten zu
übertragen, sondern auch dazu, ein Unterscheidungsmittel
zwischen diesen beiden Informationsarten zu gewährleisten, ohne
daß die Dienstnachrichten die Übertragung des Gesprächs
beeinträchtigen. Zu diesem Zweck wird die von der Vorrichtung
13 abgegebene Folge 15 von codierten Impulsen von einer
weiteren Vorrichtung 16 verarbeitet, aufgrund der
Ausführungsgeschwindigkeit vorzugsweise einem DSP (Digital Signal
Processor oder Prozessor für digitale Signale). Die von der
Vorrichtung 16 an der Folge 15 von codierten Impulsen
ausgeführte Verarbeitung ist die folgende (siehe Figur 3): Gemäß
einer möglichen Ausführungsform der Erfindung enthält die
Vorrichtung 16 zur Abgabe eines Signals, das gleichzeitig
das Gespräch und Dienstnachrichten enthält, erste Mittel 17,
die die Erfassung eines redundanten Codes in der Impulsfolge
15 gewährleisten, beispielsweise von 0+, sowie die
systematische Unterdrückung dieses Codes.
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Parallel empfängt die Vorrichtung 16 seitens des
Mikroprozessors 14 in einem Byte codierte Dienstnachrichten,
beispielsweise eine Nachricht des Beginns der Sprechperiode und
der Signalisierung des Beginns der Sprechperiode. Die für
die Codierung dieser Dienstnachrichten verwendeten Codes
sind vorzugsweise unter den Codes ausgewählt, die bei dem
für das Gespräch verwendeten Codierungsgesetz die
hinsichtlich der Intensität schwächsten Gesprächssignale darstellen,
damit der Empfang des Gesprächs für den Fall nicht
beeinträchtigt wird, daß eine Dienstnachricht gleichzeitig wie
das Gespräch gesendet wird. Diese Unterscheidung wird bei
der Vorrichtung 16 durch zweite Mittel 18 erzeugt, die eine
Markierung, also ein Wiedererkennungssignal, beispielsweise
am Beginn jeder Dienstnachricht anordnen. Vorteilhafterweise
besteht dieses Wiedererkennungssignal aus einem Code, der
bei dem Gespräch unterdrückt wurde, nämlich dem Code 0+. Die
zum einen von den ersten Mitteln 17 und zum anderen von den
Mitteln 18 abgegebenen Signale werden dann mittels einer
Standard-Multiplexiervorrichtung 20 multiplexiert, bevor sie
auf dem Gesprächsbus 11 übertragen werden.
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Die Funk-Schnittstelle 7 von Figur 2 empfängt somit ein
multiplexiertes Signal, das gleichzeitig das Gespräch und
Dienstnachrichten enthält. Dieses Signal wird von einer
Vorrichtung 21 verarbeitet, vorzugsweise einem DSP, welche
die Trennung der beiden Informationsarten in der folgenden
Weise gewährleistet (siehe Figur 4): Die Vorrichtung 21 zum
Empfangen des multiplexierten Signals enthält erste Mittel
22 zum Erfassen von 0+. Wenn 0+ erfaßt wurde, werden zweite
Mittel 23 damit befaßt, die in dem auf das 0+ folgenden Byte
enthaltene Dienstnachricht zu isolieren und zu schützen.
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Die wiedergewonnene Dienstnachricht wird nun zum
Mikroprozessor 24 der Funk-Schnittstelle 7 (siehe Figur 2)
geschickt. Parallel gewährleisten dritte Mittel 25 die
Unterdrückung der Dienstnachrichten, damit nur die sich auf
das Gespräch beziehenden Informationen beibehalten werden.
Diese Informationen werden dann zu einer
Decodierungsvorrichtung 26 (siehe Figur 2) geschickt, um das Gespräch in
analoger Form wiederzuerhalten und dem Piloten 19 über den
Sender 2 von Figur 1 zu übertragen.
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Zur Verdeutlichtung wurde die Arbeitsweise des
erfindungsgemäßen Systems auf dem Gebiet einer einfachen Kommunikation
zwischen einem Bediener 1 und einem Flugzeugpiloten 19
beschrieben. Es ist klar, daß der Nutzen dieses Systems in der
Tatsache liegt, daß mehrere Bediener 1 und somit mehrere
Schnittstellen 6 vorhanden sind, welche die Übertragung von
zwei Arten von Informationen enthaltenden Signalen zum
Gesprächsbus 11 gemäß der in Figur 3 dargestellten
Arbeitsweise gewährleisten.
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Außerdem wurde nur die Verbindung in der Richtung Bediener-
Pilot (Sprechperiode) beschrieben. Die Erweiterung auf die
Kommunikation in der Richtung Pilot-Bediener wird einfach
dadurch erhalten, daß die Arbeitsweisen der oben
beschriebenen DSPs 16 und 21 umgekehrt werden und daß der in Figur 2
gestrichelt dargestellte Bereich verwendet wird.
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Es ist besonders vorteilhaft, für ein und dieselbe
Schnittstelle ein einziges DSP zu verwenden, das gemäß der
Kommunikationsrichtung ermdglicht, ein Signal abzugeben, das
gleichzeitig das Gespräch und Dienstnachrichten enthält,
oder die beiden in einem solchen empfangenen Signal
enthaltenen Informationsarten zu trennen.
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Außerdem ist die Auswahl des Codierungsgesetzes absolut
nicht auf das Gesetz A beschränkt. Dieses Gesetz ist aber
praktisch, da es eine Redundanz einbringt, die ausgenutzt
werden kann und insbesondere interessant ist, da sie sich
auf Gesprächspausen bezieht, die erfaßt werden müssen. Es
ist jedoch absolut nicht ausgeschlossen, ein anderes
Codierungsgesetz auszuwählen, welches eine andere Redundanz
aufweist, oder bei einem beliebigen verwendeten
Codierungsgesetz einen Code auszuwählen, der bei der Übertragung nicht
sehr stört.
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Die erläuterte Erfindung ist nicht auf Funkkommunikationen
zwischen Bedienern und Flugzeugpiloten beschränkt und kann
bei jeder Art von digitalem Kommunikationsnetz verwendet
werden, welches mehrere Übertragungskanäle verwendet.
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Weiterhin bildet der verteilte Aufbau des Netzes keine
notwendige Bedingung für das Anwenden des erfindungsgemäßen
Systems.