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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Cross-Connects (Rangierverbindungen),
die Schnittstellen zu einem externen Kommunikationssystem besitzen,
wobei jede Schnittstelle von einem internen Steuerschaltkreis im
Cross-Connect gesteuert wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf Geräte dieser
Art, bei denen eine individuelle Schnittstelle von mindestens zwei
Steuerschaltkreisen – Alternativen
für einander – gesteuert
werden kann.
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In 1a ist
ein Basisstationsnetzwerk in einem zellularen Funksystem dargestellt,
umfassend einen Basisstationscontroller 100 (BSC) und eine Mehrzahl
von Basissendeempfangsstationen 101 (BTS). Der Basisstationscontroller 100 ist
ferner an eine mobile Vermittlungszentrale angeschlossen, die nicht
dargestellt ist. Um die Übertragung
von Daten zwischen ihnen zu ermöglichen,
sind der Basisstationscontroller 100 und die Basissendeempfangsstation 101 über eine
Mehrzahl von Verbindungen miteinander verknüpft, die ein sogenanntes Übertragungssystem
im Basisstationsnetzwerk darstellen. Die Standards für ein zellulares
Funksystem, wie das GSM (Globales System für mobile Telekommunikationen)
zum Beispiel, definieren gewöhnlich
nicht das im Basisstationsnetzwerk zu verwendende Übertragungsverfahren,
sondern nur die Funktionen, die das Übertragungsverfahren zu realisieren
im Stande sein muss. Im GSM wird die Schnittstelle zwischen zwei Basissendeempfangsstationen
oder einer Basissendeempfangsstation und dem Basisstationscontroller, wie
in den Standards definiert, mit Abis-Schnittstelle bezeichnet. Das Übertragungsverfahren
kann zum Beispiel eine 2-Mbit/s oder 1,5-Mbit/s PCM-Verbindung (Pulse
Coded Modulation; ITU-T G.703 und G.704), eine SDH-Verbindung (Synchronous
Digital Hierarchy; ITU-T G.774.03), eine ATM-Verbindung (Asynchronous
Transfer Mode; ETS 300 371), eine ISDN-Verbindung (Integrated Services Digital
Network) oder eine HSDL-Verbindung (High Density Digital Subscriber
Line) sein. Die physikalische Verbindung kann ein gewöhnlicher
Kupferdraht, ein optisches Kabel oder eine Mikrowellenfunkverbindung sein.
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In
den Basissendeempfangsstationen und im Basisstationscontroller des
in 1a veranschaulichten Systems ist die Verbindung
zum Übertragungssystem
durch ein Cross-Connect 102 realisiert. Ein Cross-Connect 102 in
einer Basissendeempfangsstation kann eine oder mehrere Übertragungseinheiten
(TRU) umfassen. Rangieren bedeutet, dass die eingehenden Daten,
die in Frames angeordnet sind, mit der ausgehenden Richtung im Gerät verbunden
werden können,
wobei die Rangierverbindung dadurch realisiert wird, dass der Ort
der Datenbits in den Frames geändert
werden kann. Das Cross-Connect der Basissendeempfangsstation zweigt
bestimmte Bits und Timeslots im Übertragungssystemframe
an die Basissendeempfangsstation ab, d.h. es leitet Daten, die sich
auf diese Basissendeempfangsstation beziehen, und die in bestimmten
Timeslots ankommen, an diese Basissendeempfangsstation weiter und
verknüpft
andererseits die Daten, die die Basissendeempfangsstation in Richtung
des Basisstationscontrollers verlassen, mit bestimmten Zeitschlitzen,
die dieser Basissendeempfangsstation zugeordnet sind. Das Cross-Connect kann außerdem Summieren,
Multiplizieren oder andere Operationen auf den eingehenden Daten
vornehmen, bevor die Daten mit der ausgehenden Richtung verbunden
werden. Wenn das Cross-Connect in das gleiche Ausrüstungsregal
wie die Basissendeempfangsstation oder in deren unmittelbaren Nähe plaziert
wird, stellt die Basissendeempfangsstation eine kompakte Einheit
dar, und das Basisstationsnetzwerk kann leicht modifiziert und erweitert
werden.
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Die
einer Basissendeempfangsstation zugewiesene Übertragungsleistung richtet
sich danach, wie viele TRX-Einheiten 103 (TRX
= Sendeempfangseinheiten) die Station enthält. Die TRX-Einheiten stellen
eine Funkschnittstelle zur Terminalausrüstung 104 dar, und
die Anzahl der TRX-Einheiten
bestimmt, wie viele gleichzeitigen Sprach- oder Datenverbindungen
die Basissendeempfangsstation handhaben kann. Es kann auch sein,
dass verschiedene Teile des Basisstationsnetzwerks verschieden hohe Übertragungsleistungen
benötigen;
dies richtet sich nach der Topologie des Basisstationsnetzwerks.
In einem baumartigen Basisstationsnetzwerk wird die höchste Leistung
von den Verbindungen nahe des Basisstationscontrollers verlangt.
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Im
einfachsten Fall umfasst das Übertragungssystem
eine sogenannte Punkt-zu-Punkt-Verbindung, bei der eine gegebene
GSM-Basissendeempfangsstation in direktem Kontakt mit dem Basisstationscontroller
und durch Letzteren in Kontakt mit einer Vermittlungszentrale steht.
Im Falle einer 2-Mbit/s PCM-Verbindung ist jedoch die von einer Basissendeempfangsstation
mit einer TRX benötigte Verkehrsleistung,
verglichen mit dem ganzen Übertragungsband,
ziemlich klein. Typisch werden zweiundeinhalb Timeslots in einem
PCM-Frame (6 bis 8 Sprachkanäle
und Signalisierung) oder 160 Kbit/s für eine TRX-Einheit reserviert.
Folglich wird bei einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung
oft Leistung verschwendet, was die Verbindung teuer macht. Andererseits stellt
der Einsatz vorhandener ISDN-Verbindungen für Punkt-zu-Punkt- Verbindungen eine
interessante Idee dar. Netzwerk-Backup kann mit redundanten Punkt-zu-Punkt-Verbindungen
implementiert werden.
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Das Übertragungsband
kann wirksamer genutzt werden, wenn die Basissendeempfangsstationen
miteinander verkettet werden (sogenannte Multidrop-Kette). In der
Kette teilen sich mehrere Basissendeempfangsstationen, auf Zeiteinteilungsbasis, das
gleiche Übertragungsmedium,
was eine bessere Nutzung der Verbindungsleistung bedeutet. Die integrierte
Rangierverbindungsfunktion in der Basissendeempfangsstation macht
sich dann bezahlt, wenn die Timeslot-Arrangements innerhalb der
Basissendeempfangsstation vorgenommen werden können.
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Schleifennetzwerke
werden für
Netzwerk-Backup benutzt. Basissendeempfangsstationen werden in einer
Schleife miteinander verbunden, so dass zu jeder Zeit eine Übertragungsverbindung
in beiden Richtungen der Schleife von jeder Basissendeempfangsstation
zum BSC existiert. Normalerweise ist eine der Verbindungen aktiv.
Netzwerküberwachung
wird mit Statusbits oder sogenannten Pilotbits realisiert, die jede
Basissendeempfangsstation in der Schleife in beiden Übertragungsrichtungen
sendet. Eine Veränderung
im Status eines Pilotbits zeigt eine Netzwerkstörung an, an welchem Punkt Cross-Connects
in den Basissendeempfangsstationen auf die Backup-Verbindung umschalten.
Netzwerksynchronisierungsdaten werden auch unter Einsatz eigener Statusbits
gesendet. Ein möglichst
schnelles Umschalten ermöglicht
den Netzwerkbetrieb ohne Unterbrechung von Anrufen, auch in Störungssituationen.
Ein GSM-Anruf kann eine 500 ms Unterbrechung in der Übertragungsverbindung
verkraften, ohne den eigentlichen Anruf zu unterbrechen.
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In 1b ist
ein Cross-Connect nach dem Stand der Technik in einer GSM-Basissendeempfangsstation
dargestellt. Es weist zwei separate Übertragungseinheiten 110 und 111 auf.
Beide Übertragungseinheiten
weisen eine ausgehende (outbound) Abis-Schnittstelle gemäß den GSM-Standards auf, d.h.
eine Schnittstelle entweder zu einem Basisstationscontroller oder
zu einer anderen Basissendeempfangsstation (nicht dargestellt).
Außerdem besitzen
beide Übertragungseinheiten
eine administrative Verbindung zum Basisstationscontroller. Eine der Übertragungseinheiten
ist außerdem
an den internen Datenbus in der Basissendeempfangsstation angeschlossen,
auf dem die mit den Sprach- und Signalisierungsverbindungen verknüpften Downlinkdaten,
die von der Basissendeempfangsstation gehandhabt werden, zu den
(nicht dargestellten) TRX-Einheiten der Basissendeempfangsstation
und dementsprechend die Uplinkdaten von den TRX-Einheiten zum Basisstationscontroller
gesendet werden. In der Implementierung nach dem Stand der Technik sind
die Übertragungseinheiten 110 und 111 im Cross-Connect
vollkommen separate Einheiten, und beide besitzen ihre eigenen internen
Rangierverbindungsbusse. Die Übertragungseinheiten
sind, wie in 1b zu sehen, über die
Abis-Schnittstelle miteinander verbunden.
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In
zukünftigen
zellularen Funksystemen wird die durchschnittliche Zellengröße kleiner
und die Anzahl der Zellen dementsprechend größer als heute sein, so dass Übertragungssysteme
mehr Basissendeempfangsstationen handhaben können, und außerdem werden
Netzwerktopologien und Rangierverbindungen komplizierter als heute
sein. Der das Übertragungsmedium
bereitstellende Betreiber wird nicht unbedingt derselbe wie der
Betreiber des zellularen Funksystems sein, so dass Letzterer fähig sein muss, unter
Einsatz der verschiedenen verfügbaren Übertragungsmöglichkeiten
die Übertragung
zwischen den Basissendeempfangsstationen und dem Basisstationscontroller
so vorteilhaft und effizient wie möglich zu realisieren.
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Bekannte
Veröffentlichungen,
die sich auf die derzeitige Technik beziehen und allgemein die Vermittlungstechnologie
betreffen, sind zum Beispiel WO-A1-9428644
und WO-A1-9415298. In Ersterer wird beschrieben, wie ein fehlerhafter
Sendeschaltkreis durch Deaktivieren seiner Ausgangspuffer abgeschaltet
wird, so dass er in einen hochohmigen Zustand versetzt wird. In
der zweiten Veröffentlichung wird
der Einsatz von Dreizustandspuffern beschrieben, um den reibungslosen
Betrieb eines Busses sicherzustellen, an den eine Anzahl von parallelen
Geräten
gekoppelt ist.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Art von Übertragungseinheit
für eine Basissendeempfangsstation
in einem zellularen Funksystem bereitzustellen, die gegenüber den
Geräten
nach dem Stand der Technik eine bessere Leistung erbringt und effizienter
im Platzverbrauch ist und sich leicht an verschiedene Übertragungsumgebungen
anpassen lässt.
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Die
Ziele der Erfindung werden durch Dezentralisieren der Rangierverbindungsfunktion,
d.h. durch Aufteilen der Funktion auf verschiedene in der modularen Übertragungseinheit
enthaltenen Teile entsprechend der Übertragungsumgebung der Basissendeempfangsstation
erreicht, so dass jedes Teil eine Schnittstelle zwischen der Übertragungseinheit und
einem gegebenen Übertragungsmedium
darstellt. Zwischen den Teilen ist ein Rangierverbindungsbus vorgesehen,
dessen Framestruktur nummerierte Blöcke umfasst. Die Anweisungen
des Prozessors, der die Rangierverbindungen ausführt, enthalten Blocknummern,
und die Blocknummern, die sich nicht auf Blöcke in der Framestruktur beziehen, können für andere
Steuerzwecke benutzt werden.
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Das
erfindungsgemäße Cross-Connect
umfasst einen Rangierverbindungsprozessor, einen Steuerspeicher,
einen Datenspeicher und eine Mehrzahl von Sendeschnittstellen. Der
Rangierverbindungsprozessor ist darauf eingerichtet, Anweisungen aus
dem Steuerspeicher zu lesen und in Antwort auf das Lesen einer bestimmten
ersten Anweisung aus dem Steuerspeicher bestimmte Daten aus dem
Datenspeicher zu lesen und diese Daten mit einer bestimmten Sendeschnittstelle
zu verbinden. Das Cross-Connect
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rangierverbindungsprozessor
darauf eingerichtet ist, in Antwort auf das Lesen einer zweiten
Anweisung aus dem Steuerspeicher die Sendeschnittstelle in einen
hochohmigen Zustand zu versetzen, wobei die zweite Anweisung eine
erste Blocknummer enthält, die
nicht einen Block in der Framestruktur des Rangierverbindungsbusses
angibt, wobei der Rangierverbindungsbus eine bestimmte Sendeschnittstelle in
einen hochohmigen Zustand versetzt.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern eines Cross-Connect.
Das erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass es Phasen enthält, in denen
bestimmte
nummerierte Blöcke
in der Framestruktur des Rangierverbindungsbusses Cross-Connect-Teilen
zugeordnet werden, die auf den Rangierverbindungsbus schreiben,
jede
im Steuerspeicher gespeicherte Anweisung die Nummer des Blocks in
der Framestruktur des Rangierverbindungsbusses enthält, von
dem aus der Rangierverbindungsprozessor in Antwort auf das Lesen
der Anweisung Daten verbinden soll, und
in Antwort auf das
Lesen einer Anweisung, die eine bestimmte erste Blocknummer enthält, die
nicht einen Block in der Framestruktur des Rangierverbindungsbusses
bezeichnet, der Rangierverbindungsprozessor eine bestimmte Sendeschnittstelle
auf einen hochohmigen Zustand einstellt.
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Bei
der erfingungsgemäßen strukturellen
Lösung
werden die Rangierverbindung und die von den Übertragungsverbindungen benötigten Funktionen modular
implementiert, indem sie dezentralisiert, d.h. auf mehrere Teile
aufgeteilt werden, die in dieser Patentanmeldung als Übertragungseinheiten
bezeichnet werden. Dezentralisierung ist so zu verstehen, dass eine
einzige Übertragungseinheit
alle Übertragungsverbindungen
einer Basissendeempfangsstation einrichten kann, wobei aber Einheiten
entsprechend den Leistungsanforderungen derart hinzugefügt werden
können,
dass sie als Gesamtheit funktionieren. Die Übertragungseinheiten teilen
sich die Rangierverbindung über
einen parallelen Bus in der sogenannten Hauptplatine, wobei der
Bus die Übertragungseinheiten
miteinander verbindet und vorzugsweise aus Gründen der Zuverlässigkeit
durch ein Backup gesichert wird. Vom Standpunkt der Basisstationssteuerung
aus betrachtet, stellen die Übertragungseinheiten
ein steuerbares Ganzes dar. Jede Übertragungseinheit realisiert
einen bestimmten Standardsendeschnittstellentyp.
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Mit
zunehmender GSM-Verkehrsmenge wird es auch erforderlich, verschiedene
Sendeschnittstellen in ein- und
derselben Basissendeempfangsstation zu haben. Demzufolge kann die
neue Basisstationslösung Übertragungseinheiten
vieler verschiedener Typen benutzen. Innerhalb einer Übertragungseinheit
realisiert ein gegebenes erstes Teil die Sendeschnittstelle und
konvertiert die empfangenen Daten, die verzweigt werden sollen,
von einem im Übertragungssystem
verwendeten Format in das im Cross-Connect verwendete interne Format.
In diesem Format werden die Daten auf den Rangierverbindungsbus
geschrieben, der die Übertragungseinheiten
miteinander verbindet. Die anderen Teile der Übertragungseinheit stellen
vorzugsweise mindestens die Rangierverbindung, die Steuerung der
Einheit, die Synchronisierung mit anderen Übertragungseinheiten und die
Schnittstellen zur Hauptplatine der Basisstation dar. Eine Übertragungseinheit kann
eine oder mehrere gedruckte Schaltungskarten umfassen. Im Folgenden
bezieht sich der Ausdruck "spezielles
Teil" auf Teile,
die eine Sendeschnittstelle darstellen, und der Ausdruck "gemeinsames Teil" bezieht sich auf
den Rangierverbindungs- und Busschnittstellenblock. Zusätzlich zu
den oben genannten Funktionen kann eine Übertragungseinheit auch andere
funktionelle Blöcke
umfassen.
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Das
spezielle Teil in der Übertragungseinheit passt
das Cross-Connect in der Basissendeempfangsstation an das Übertragungssystem
des Basisstationsnetzwerks an, welches zum Beispiel ein PCM-, HDSL-
oder ISDN-System sein kann. Vorzugsweise kann das spezielle Teil
auch Adapterschaltkreise für
verschiedene physische Übertragungsmedien
wie Kupferdraht, optisches Kabel oder Funkverbindung umfassen.
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Zwischen
den gemeinsamen Teilen der Übertragungseinheiten
werden die zu verzweigenden Daten in Frames auf dem Rangierverbindungsbus
geführt.
Jedes gemeinsame Teil umfasst ein Schaltnetz mit einem Datenspeicher,
der Frame für Frames
mit allen Daten auf dem Rangierverbindungsbus beschrieben wird.
Das Schaltnetz beinhaltet einen Rangierverbindungsprozessor, der
Anweisungen aus dem Steuerspeicher und zu verzweigende Daten aus
dem Datenspeicher liest, wie in den Anweisungen definiert ist. Insbesondere
die Anweisungen geben den Block des gespeicherten Frames an, von
dem Daten zu jeder bestimmten Zeit zu lesen sind. Wenn die Anweisung
eine Blocknummer enthält,
für die
es keine Entsprechung in der Framestruktur des Rangierverbindungsbusses
gibt, tut der Rangierverbindungsprozessor etwas anderes, zum Beispiel
versetzt er eine der Sendeschnittstellen, die zu dem speziellen
Teil der Übertragungseinheit
führen,
in einen hochohmigen Zustand.
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Im
Folgenden soll die Erfindung im Detail beispielhaft unter Bezugnahme
auf die bevorzugten Ausführungsformen
und die beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, in denen
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1a ein
bekanntes Basisstationsnetzwerk darstellt,
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1b ein
bekanntes Cross-Connect in einer Basissendeempfangsstation darstellt,
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2 ein
Cross-Connect darstellt, in dem die Erfindung verwendet werden kann,
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3 im
Detail ein Teil von 2 darstellt,
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4 im
Detail ein weiteres Teil von 2 darstellt,
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5 eine
Alternative zu dem in 4 dargestellten Teil darstellt,
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6 ein
Verfahren nach dem Stand der Technik zum Erzielen von Dreizustandsausgängen in einer
Vorrichtung gemäß 5 darstellt,
und
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7 das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Erzielung von Dreizustandsausgängen in einer Vorrichtung gemäß 5 darstellt.
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Gleiche
Elemente in den Zeichnungen sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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In 2 ist
ein Beispiel einer neuen Struktur für das Cross-Connect in einer
Basissendeempfangsstation dargestellt. Das Cross-Connect umfasst mindestens
eine Übertragungseinheit 200.
Je nach gewünschter
Qualität
und Quantität
der Übertragungsverbindungen
kann es auch mehr Übertragungseinheiten
umfassen. Jede Übertragungseinheit 200 umfasst
ein gemeinsames Teil 202 und ein spezielles Teil 204.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist jede Übertragungseinheit
auf einer Schaltungskarte realisiert, die die notwendigen physikalischen
Schnittstellen und funktionellen Blöcke enthält, die von dem gemeinsamen
Teil 202 und dem speziellen Teil 204 benötigt werden.
Die Übertragungseinheiten
sind elektrisch an den internen doppelten Rangierverbindungsbus
der Basissendeempfangsstation gekoppelt. Die Übertragungseinheiten können auch an
den Datenbus gekoppelt sein, der von den Sendeempfangseinheiten,
oder TRX, der Basissendeempfangsstation benutzt wird. In einer typischen
Ausführungsform,
in der die TRX-Einheiten der Basissendeempfangsstation an den Datenbus
angeschlossen sind, muss mindestens eine Übertragungseinheit an den Datenbus
gekoppelt sein, um Datenkommunikationen zwischen den TRX-Einheiten
und Übertragungsverbindungen
außerhalb
der Basissendeempfangsstation über
die Übertragungseinheiten
zu ermöglichen.
In anderen Ausführungsformen
der Erfindung können
die TRX-Einheiten auch an den Rangierverbindungsbus gekoppelt sein.
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Zusätzlich zum
Rangierverbindungsbus und Datenbus in 2 kann die
Basissendeempfangsstation auch andere Busse zum Steuern und Synchronisieren
des Betriebs der Übertragungseinheiten enthalten.
In einer solchen Ausführungsform
sind die Übertragungseinheiten
auch an diese Busse gekoppelt.
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Das
spezielle Teil 204 in jeder Übertragungseinheit 200 weist
mindestens eine bidirektionale externe Übertragungsverbindung 206 auf,
die zum Beispiel eine PCM-, SDH-, ATM-, ISDN-, HDSL- oder andere
Verbindung sein kann. Das spezielle Teil, das vom RRI-Typ ist (Radio
Relay Interface), ist vorteilhafterweise an die außenseitige
Einheit des Mikrowellenradios in der Basissendeempfangsstation angeschlossen.
In einem Cross-Connect
können
die externen Übertragungsverbindungen
in den speziellen Teilen der Übertragungseinheiten
alle identisch oder alle verschieden sein. Außerdem kann die Übertragungseinheit
Schnittstellen für
zwei oder mehr Übertragungsverbindungstypen
aufweisen. Der Datenverkehr zwischen dem speziellen Teil 204 und dem
gemeinsamen Teil 202 ist vorzugsweise in allen Übertragungseinheiten
weitgehend ähnlich,
unabhängig
vom Typ der externen Übertragungsverbindung.
Eine vorteilhafte Lösung
besteht darin, N-Standardleistungsverbindungen (zum Beispiel 2,048 Mbit/s)
zwischen dem speziellen Teil und dem gemeinsamen Teil vorzusehen,
wobei N so gewählt wird,
dass die Übertragungsleistung
zwischen dem speziellen Teil und dem gemeinsamen Teil mindestens
gleich den kombinierten Leistungen der an das gemeinsame Teil gekoppelten Übertragungsverbindungen
ist.
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In 3 ist
im Detail ein spezielles Teil 300 einer Übertragungseinheit
in einem erfindungsgemäßen Cross-Connect dargestellt,
welches für
die Übertragung
und den Empfang eines PCM-Signals bestimmt ist. Es weist einen N-Kanalleitungsschnittstellenschaltkreis 301 auf,
der, wenn er empfängt,
an den empfangenen Signalpegel angepasst wird und Timinginformation
aus den Daten regeneriert. Je nach Anwendung kann die Leitungsimpedanz
75 Ohm, 120 Ohm (E1) oder 100 Ohm (T1) betragen. Beim Senden passt
der Leitungsschnittstellenschaltkreis 301 die Daten an
das Übertragungsmedium
an, welches ein koaxiales Kabel oder ein verdrilltes Leitungspaar ist.
Die Übertragungsleitung
wird logisch durch einen N-Kanalframerschaltkreis 303 terminiert.
Beim Empfangen dekodiert er die Leitungskodierung (zum Beispiel
HDB3 (high density bipolar); AMI-Code (Alternate Mark Inversion);
oder B8ZS (binary 8 Zero Substitution)) und wird mit der Framephase
mittels Frameausrichtungswörtern
(Frame Alignment Words) im Datenstrom verriegelt. Außerdem enthält der Framerschaltkreis 303 andere
Funktionen, wie zum Beispiel zum Verarbeiten von überhitzten
Daten; zum Dekodieren der Kanalsignalisierung, zum Handhaben von
T1 HDLC Nachrichten, zum Verarbeiten von verschiedenen Alarminformationen
usw. Schließlich liefert
das spezielle Teil den Datenstrom an das gemeinsame Teil in einer
Form, in der das Taktsignal separat von den Daten ist und der Start
eines Frames durch Verwendung eines eigenen Signals angezeigt wird.
In der ausgehenden Richtung werden die oben erwähnten Schritte in umgekehrter
Reihenfolge ausgeführt.
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Egal,
ob die Sendeschnittstellenleistung 2,048 Mbit/s (E1) oder 1,554
Mbit/s (T1) beträgt,
der Framerschaltkreis 303 bietet dem gemeinsamen Teil immer
eine N × 2,048
Mbit/s Schnittstelle. Dies wird durch internes Puffern von Daten
innerhalb des Frameschaltkreises 303 und durch Plazieren
der Daten in der E1 Framestruktur in Verbindungen zwischen dem Frameschaltkreis 303 und
dem gemeinsamen Teil 202 erzielt, so dass bei Verwendung
der leistungsschwächeren
T1-Framestruktur für
die Übertragung
die "extra" Timeslots in der
E1-Framestruktur mit Pseudodaten gefüllt werden. Das gleiche Prinzip gilt
für andere
Anwendungen des speziellen Teils; die Schnittstelle zum gemeinsamen
Teil ist immer N × 2,048
Mbit/s.
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In 4 ist
in vereinfachter Form eine grundlegende elektrische Struktur eines
gemeinsamen Teils 202 einer Übertragungseinheit dargestellt.
Das gemeinsame Teil umfasst einen Rangierverbindungsschaltkreis 231,
der gewöhnlich
aus einer anwendungsspezififschen integrierten Schaltung (ASIC)
besteht, und die im Folgenden als Schaltnetz bezeichnet wird. Außerdem umfasst
das gemeinsame Teil einen Oszillator 232, einen Mikroprozessor 233 und
eine Rangierverbindungsbusschnittstelle 234. Sende- und
Empfangsblöcke 235a und 235b zur Kommunikation
mit dem speziellen Teil sind im Schaltnetz 231 untergebracht,
das unter anderem auch einen Rangierverbindungsprozessor 236,
einen Datenspeicher (DM) 237 und einen Steuerspeicher (CM) 238 umfasst.
Der Datenspeicher 237 dient als zwischenzeitlicher Datenspeicher,
in dem die ausgehenden Daten, das heißt Daten, die vom Rangierverbindungsbus über das
Schaltnetz zu den Sendeblöcken
fließen,
vorübergehend
zum Neuordnen gespeichert werden. Der Mikroprozessor 233 steuert den
Betrieb des ganzen gemeinsamen Teils.
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Über die
Rangierverbindungsbusschnittstelle 234 ist das gemeinsame
Teil an den Rangierverbindungsbus des Cross- Connects angeschlossen, dessen Datenstruktur
einem bestimmten Busprotokoll entspricht. Daten auf dem Rangierverbindungsbus
sind Frames geordnet, die eine bestimmte reguläre Form aufweisen. Jeder Frame
auf dem Rangierverbindungsbus wird wiederum im Datenspeicher DM
des Rangierverbindungsschaltkreises 231 gespeichert. Ein
Rangierverbindungsprozessor XC liest Daten aus dem Datenspeicher
DM, zum Beispiel jeweils ein Byte, und schreibt diese Daten auf
die Sendeblöcke 235a,
die zum speziellen Teil der Übertragungseinheit
führen.
Ein Ausdruck, Granularität
genannt, definiert die kleinste Datenmenge, die unabhängig in
einer Schreiboperation gemanaged werden kann. Wenn die Granularität ein Bit
beträgt,
bedeutet das, dass ein aus dem Datenspeicher DM gelesenes und auf
die Sendeblöcke 235a geschriebenes
Bit unabhängig
von anderen Bits gesteuert werden kann. Aus dem Steuerspeicher gelesene
Anweisungswörter
bestimmen die Reihenfolge, in der die aus dem Datenspeicher DM gelesenen
Daten auf die Sendeblöcke 235a geschrieben
werden.
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Ein
GSM-Anruf nach dem Stand der Technik benötigt eine Leistung von 16-Kbit/s
im Übertragungssystem,
was zwei Bits in einem PCM-Übertragungssystemframe
entspricht (gemäß den G.703 und
G.704 Standards werden PCM-Frames 8000 Mal pro Sekunde in einem Übertragungssystem
wiederholt, so dass ein Bit pro Frame einer Leistung von 8 Kbit/s
entspricht). Im erfindungsgemäßen Cross-Connect
ist es jedoch vorteilhaft, die sogenannten Half rate GSM-Connections (Verbindungen mit
Sprachcodierung bei reduzierter Datenrate) in Betracht zu ziehen,
die jeweils eine Übertragungsleistung
von nur 8 Kbit/s darstellen. Da Cross-Connects in der Lage sein
müssen,
diese Verbindungen unabhängig
von einander zu handhaben, und da es ferner vorteilhaft ist, sich
auf CAS (Channel Associated Signalling) gemäß den Standards G.703 und G.704
in Cross-Connects vorzubereiten, muss die Granularität ein Bit
sein.
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In 5 ist
in vereinfachter Form die grundlegende Struktur des gemeinsamen
Teils 502 einer zweiten Übertragungseinheit dargestellt.
In diesem Fall umfasst das gemeinsame Teil zwei parallele Rangierverbindungsschaltkreise 531 und 532,
die im Wesentlichen die gleichen ASICs, das heißt Schaltnetze sind, wie die,
die weiter oben mit Bezug auf 4 beschrieben
wurden. Abgesehen von den beiden Schaltnetzen ist das in 5 dargestellte
Teil mit dem in 4 dargestellten Teil identisch,
das heißt, es
umfasst einen Oszillator 232, einen Mikroprozessor 233 und
eine Rangierverbindungsbusschnittstelle 234. Letztere ist
derart an beide Schaltnetze angeschlossen, dass die Frames auf dem
Rangierverbindungsbus in die Datenspeicher beider Schaltnetze geschrieben
werden können.
Beide Schaltnetze, sowohl das erste 531 als auch das zweite 532,
beinhalten Sende- und Empfangsblöcke 235a und 235b zur Kommunikation
mit dem speziellen Teil. Die von den Sendeblöcken 235a kommenden
Datenleitungen vereinigen sich vor dem speziellen Teil. Außerdem beinhalten
die Schaltnetze 531 und 532 unter anderem einen
Rangierverbindungsprozessor 236, einen Datenspeicher (DM) 237 und
einen Steuerspeicher (CM) 238.
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In
dem in 5 dargestellten Fall lesen beide Schaltnetze 531 und 532 die
Daten, die verzweigt werden sollen, aus dem gleichen Rangierverbindungsbus.
Es ist jedoch möglich,
dass in einem gemeinsamen Teil, das beide Schaltnetze beinhaltet, die
Schaltnetze die Daten aus verschiedenen Rangierverbindungsbussen
lesen, wenn das betreffende Cross-Connect mehr als einen Rangierverbindungsbus
enthält.
Außerdem
kann eine erfindungsgemäße Ausführungsform
offenbart werden, bei der der dem gemeinsamen Teil entsprechende
Schaltkreis parallel zu dem Schaltkreis, der dem Schaltnetz entspricht und
die eigentlichen Rangierverbindungen ausführt, einen anderen Schaltkreis
umfasst, der Daten aus einer beliebigen Quelle erzeugt und mindestens
eine Sendeschnittstelle aufweist, die mit einer Sendeschnittstelle
in dem Schaltkreis zusammengekoppelt ist, der die eigentlichen Rangierverbindungen
ausführt.
Die Erfindung ist auch auf diese Schaltkreise voll anwendbar.
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In
dem in 5 dargestellten Fall können nicht beide Schaltnetze 531 und 532 gleichzeitig
ein gegebenes Bit auf eine Datenleitung schreiben, die zu einem
speziellen Teil führt.
Wenn ein erstes Schaltnetz 531 auf die betreffende Datenleitung schreibt,
muss sich der an diese Datenleitung in einem zweiten Schaltnetz 532 angeschlossene
Sendeblock 235a in dem sogenannten hochohmigen Zustand
befinden. Ein Ausgang, der im logischen Zustand 0, logischen Zustand
1 oder im hochohmigen Zustand sein kann, wird als Dreizustandsausgang bezeichnet.
Zum besseren Verständnis
der Erfindung soll als Nächstes
kurz beschrieben werden, wie das Lesen des Steuerspeichers allgemein
den Betrieb des Rangierverbindungsprozessors beeinflusst, und wie
die Daten im Datenspeicher angeordnet sind.
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Der
Rangierverbindungsprozessor liest den Steuerspeicher zyklisch synchron
mit der ausgehenden Framephase. Der Inhalt jeder aus dem Steuerspeicher
gelesenen Anweisung wird interpretiert, das heißt der Anweisungstyp wird festgestellt.
Je nach dem in der Anweisung angegebenen Vermittlungstyp werden
ein oder mehrere im Steuerwort angegebenen Speicherorte aus dem
Datenspeicher gelesen. Das Lesen des Steuer- und Datenspeichers
erfolgt vorteilhafterweise nach "Pipelineart", das heißt, während die
von der vorhergehenden Anweisung angegebenen Daten aus dem Datenspeicher
gelesen werden, wird gleichzeitig ein neues Anweisungsort aus dem
Steuerspeicher gelesen. Auf den aus dem Datenspeicher gelesenen
Daten werden möglicherweise
verschiedene Operationen ausgeführt,
wonach die Daten in paralleler Form zu den Sendeblöcken des
Schaltnetzes geleitet werden.
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Die
Daten im Datenspeicher kommen vom Rangierverbindungsbus, der eine
bestimmte Framestruktur benutzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Rangierverbindungsbus 57 Blöcke, von denen 56 zum Übertragen
von zu verzweigenden Daten benutzt werden und ein Block zur Übertragung
der internen Steuerinformation des Cross-Connects benutzt wird.
Jeder Block, der zum Übertragen
von zu verzweigenden Daten benutzt wird, umfasst 32 Bytes von Daten,
wobei jedes Byte acht Bits enthält.
Um das Überlappen
von Lese- und Schreiboperationen zu vermeiden, weist der Datenspeicher
zwei identische Einframehälften
auf, so dass der Rangierverbindungsprozessor Daten aus einem Frame
lesen kann, der in einer Hälfte
gespeichert ist, während
gleichzeitig der nächste
Frame aus dem Rangierverbindungsbus auf die andere Hälfte geschrieben
wird.
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Eine
aus dem Steuerspeicher gelesene Anweisung setzt sich aus Teilen
zusammen, derart, dass ein erstes Teil dem Rangierverbindungsprozessor
den Anweisungstyp mitteilt, ein zweites Teil den Datenspeicherblock
angibt, aus dem der Rangierverbindungsprozessor Daten lesen soll,
ein drittes Teil einen Timeslot im Block angibt und ein viertes
Teil ein Bit in einem Timeslot angibt. In einer Ausführungsform,
die sich als vorteilhaft erwiesen hat, wird der Anweisungstyp durch
die zwei wichtigsten Bits des 16-Bit-Anweisungsworts, der Block
durch die nächsten
sechs wichtigsten Bits, der Timeslot durch die nächsten fünf wichtigsten Bits und das
Bit durch die drei unwichtigsten Bits angezeigt. Da die zur Anzeige des
Blocks verwendeten sechs Bits bis zu 64 Blöcke anzeigen können und
die bevorzugte Rangierverbindungsbusframestruktur nur 54 Blöcke umfasst,
können
extra Blocknummern zur Erstellung von Anweisungen verwendet werden,
die Operationen definieren, die nicht einen vom Rangierverbindungsbus
gelesenen und im Datenspeicher gespeicherten Frameblock betreffen.
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Die
Adresse des Anweisungsworts, das heißt ihr Standort im Steuerspeicher,
bezeichnet den Sendeblock (das heißt die Sendeschnittstelle)
und seinen Timeslot, die von der vom Anweisungswort definierten
Operation betroffen sind, sowie die laufende Nummer des Anweisungsworts
in der Folge von Anweisungswörtern
für diesen
Timeslot. Während
der Rangierverbindungsprozessor Anweisungswörter der Reihe nach aus dem
Steuerspeicher liest, schickt er gleichzeitig die durch die Anweisungswörter definierten
Operationen nacheinander an jeden Sendeblock. Ausführlichere
Information über
die Benutzung des Steuerspeichers und die Struktur von Anweisungswörtern wird
in der Patentanmeldung "Instruction
Architecture of Cross-Connecting Processor" (Anweisungsarchitektur des Rangierverbindungsprozessors)
offenbart, die gleichzeitig mit dieser Patentanmeldung vom gleichen
Anmelder eingereicht und später
unter
EP 1 010 299 veröffentlicht wurde.
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Zur
Realisierung eines Dreizustandsausgangs im gemeinsamen Teil eines
in 5 dargestellten Cross-Connects wird festgelegt, dass eine bestimmte
extra Blocknummer dem Einstellen dieser Sendeschnittstelle auf den
hochohmigen Zustand entspricht. Wenn die Blocknummer durch sechs
Bits im Anweisungswort angezeigt wird und Blocknummer 0 bis 53 zur
Anzeige der 54 Frames der Rangierverbindungsbusframestruktur verwendet
werden, bleiben Blocknummern 54 bis 63 unbenutzt. Es kann festgelegt
werden, dass Blocknummer 61 zum Beispiel in einem gegebenen Anweisungswort
bedeutet, dass die Sendeschnittstelle, mit der das Anweisungswort
entsprechend seiner Adresse verknüpft ist, auf den hochohmigen
Zustand in dem Timeslot eingestellt werden muss, mit dem das Anweisungswort
gemäß seiner
Adresse verknüpft
ist. Je nach seinem Typ kann sich das Anweisungswort auf einen ganzen Sendeschnittstellentimeslot
oder seinen Teil beziehen. In diesem Fall wird auch das Einstellen
des hochohmigen Zustands auf entweder den Timeslot oder seinen Teil
bezogen.
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Zur
Realisierung von Dreizustandsausgängen nach dem Stand der Technik
müsste
der Rangierverbindungs-ASIC 601 gemäß 6 ein Statusregister 610–617 pro
Sendeschnittstelle 602–609 aufweisen,
das jeweils so viele Bitpositionen hat, wie es Bits in der Framestruktur 618 zwischen
dem gemeinsamen Teil und dem speziellen Teil gibt (die oben als
bevorzugte Ausführungsform
beschriebene G.703/704 Framstruktur hat 256 Bits). Jede Sendeschnittstelle 602–609 würde ihr
eigenes Statusregister 610–617 Bit-für-Bit, verriegelt
mit der Übertragung des
Frames zwischen dem gemeinsamen Teil und dem speziellen Teil, überwachen
und würde
sich selbst auf den hochohmigen Zustand für die Dauer der Bits im Frame zwischen
dem gemeinsamen Teil und dem speziellen Teil einstellen, die den
entsprechenden Bitwert im Statusregister hätten.
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Bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung gemäß 7 weist
das Schaltnetz 701 vorzugsweise nur ein 1-Bit-Statusregister 710–717 pro Sendeschnittstelle 702–709 auf,
und der Bitwert in jedem Statusregister bestimmt, ob sich die entsprechende
Sendeschnittstelle im hochohmigen Zustand befinden soll oder nicht.
Der Einfachheit halber sind die Rangierverbindungs-ASICs in 6 und 7 nur
mit dem Rangierverbindungsprozessor, den Sendeschnittstellen und
den zugehörigen
Registern, dem Steuerspeicher und dem Datenspeicher dargestellt;
es ist offensichtlich, dass das Schaltnetz auch andere funktionale
Blöcke
enthält.
Der Rangierverbindungsprozessor 236 kann den Wert in jedem
Register 710–717 ändern, nachdem
er aus dem Steuerspeicher 238 ein an die betreffende Sendeschnittstelle 702–709 gerichtetes
Anweisungswort gelesen hat. Jeder Sendeschnittstelle 702–709 liest
ihr eigenes 1-Bit-Statusregister 710–717 mit jedem übertragenen Bit
und stellt sich selbst nach Auffinden des zugehörigen Werts im Statusregister
auf den hochohmigen Zustand ein. Da das Register so klein ist, wird
der Rangierverbindungs-ASIC wesentlich kleiner. Wenn nur ein Registerbit
pro Sendeschnittstelle anstatt 256 Bits benötigt wird, beträgt die Einsparung
in der ASIC-Implementierung
ungefähr
6000 logische Gates pro Sendeschnittstelle.
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7 setzt
voraus, dass der Rangierverbindungsprozessor 236 die verzweigten
Daten Bit für Bit,
das heißt
der Reihe nach, auf die Sendeschnittstellen 702–709 schreibt.
Es kann jedoch eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform offenbart werden,
in der der Rangierverbindungsprozessor die verzweigten Daten parallel
zu jeweils acht (oder 16 oder 32) Bits auf die Sendeschnittstellen
schreibt, und jede Sendeschnittstelle auf den empfangenen Daten
eine Parallel-Seriell-Konvertierung
ausführt, bevor
sie die Daten weiterleitet. In einem solchen Fall könnte die
vorliegende Erfindung derart auf die Dreizustandskodierung angewendet
werden, dass der Rangierverbindungs-ASIC für jede Sendeschnittstelle anstelle
des oben beschriebenen 1-Bit-Registers ein
Register hätte,
das so viele Bits aufweist, wie jeweils parallele Bits auf die Sendeschnittstelle
geschrieben werden (das heißt
8, 16 oder 32 Bits). In diesem Falle wäre die Anzahl der für die ASIC-Implementierung benötigten Gates
etwas höher
als bei der mit Bezug auf 7 beschriebenen
1-Bit-Registerlösung,
aber immer noch wesentlich kleiner als bei der in 6 dargestellten
Anordnung nach dem Stand der Technik. Des Weiteren ist es bei der
Erfindung nicht erforderlich, dass eine Sendeschnittstelle die empfangenen
Daten in serieller Form weiterleitet, vielmehr können in bestimmten Anwendungen
die Schaltkreiseinheiten, wie das oben beschriebene gemeinsame Teil
und das spezielle Teil, auch über
parallele Schnittstellen kommunizieren.