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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Kanalgruppenumsetzungsvorrichtungen,
wo zu verbindende Daten und andere Information zwischen verschiedenen
Teilen der Vorrichtung übertragen werden.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Busarchitektur,
die bei der Datenübertragung zwischen
den Teilen einer solchen Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung angewandt
wird.
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1a zeigt
ein Basisstationsnetz eines zellularen Systems, das eine Basisstationssteuerung (BSC) 100 und
eine Vielzahl von Basis-Sende-/Empfangsstationen (BTS) 101 aufweist.
Weiterhin ist die Basisstationssteuerung 100 mit einer
in der Figur nicht gezeigten Mobildienstvermittlungszentrale verbunden.
Um Daten zwischen der Basisstationssteuerung 100 und den
Basisstationen 101 zu übertragen, sind
sie durch eine Anzahl von Übertragungsverbindungen
miteinander verbunden, die ein so genanntes Übertragungssystem im Basisstationsnetz
bilden. Die Normen für
ein zellulares System, beispielsweise das GSM-System (Global System for Mobile Communications,
globales System für
mobile Kommunikation) definieren nicht allgemein das Übertragungsverfahren,
das im Basisstationsnetz verwendet wird, mit der Ausnahme der Funktion,
die vom Verfahren gefordert wird. Im GSM-System wird die Schnittstelle, die
von der Norm zwischen zwei Mobilstationen oder zwischen einer Basisstation
und einer Basisstationssteuerung definiert wird, Abis-Schnittstelle
genannt. Das Übertragungsverfahren
kann beispielsweise eine PCM-Verbindung mit 2 MBit/s oder 1,5 MBit/s (Pulskodemodulation;
ITU-T G.703 und G.704), eine SDH-Verbindung
(Synchrone digitale Hierarchie, ITU-T G.774.03), eine ATM-Verbindung
(Asynchroner Übertragungsmodus,
ETS 300371), eine ISDN-Verbindung (dienstintegrierendes digitales Netz),
eine HDSL-Verbindung (digitale Teilnehmerleitung hoher Dichte) sein.
Die physikalische Verbindung kann eine konventionelle Kupferleitung,
ein optisches Kabel oder eine Mikrowellenverbindung sein.
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In
den Basisstationen und der Basisstationssteuerung des in 1a gezeigten
Systems wird die Verbindung mit dem Übertragungssystem durch eine Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung 102 hergestellt.
Die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung 102 einer Basisstation
kann eine oder mehrere Übertragungseinheiten
(TRansmission Unit, TRU) umfassen. Eine Kanalgruppenumsetzung bedeutet,
dass Daten, die an die Vorrichtung geliefert werden, die die Kanalgruppenumsetzung
vornimmt, und die in Rahmen organisiert sind, in der Vorrichtung
mit einer Ausgangsrichtung verknüpft
werden können,
so dass der Ort der Datenbits in den Rahmen geändert werden kann. Die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung der
Basisstation lässt
gewisse Rahmenbits und Zeitschlitze des Übertragungssystems, das von
der Basisstation zu verwenden ist, "fallen", mit anderen Worten, einerseits gibt
sie an die Basisstation Information, die in gewissen Zeitschlitzen
ankommt und sich auf die Basisstation bezieht, und andererseits schiebt
sie Daten von der Basisstation zur Basisstationssteuerung in gewisse
Zeitschlitze ein, die zugewiesen sind, um von dieser Basisstation
verwendet zu werden. Die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung kann
auch ein Summieren, ein Kopieren oder andere Operationen mit den
Eingangsdaten ausführen,
bevor die Daten in die Ausgangsrichtung umgesetzt werden. Wenn die
Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung entweder in derselben Trägerstruktur ("Rack") wie die tatsächliche
Basisstation oder in ihrer unmittelbaren Nähe installiert ist, bildet
die Basisstation eine kompakte Einheit, und das Basisstationsnetz
kann leicht modifiziert und erweitert werden.
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Die
Datenübertragungskapazität des Übertragungssystems,
das einer Basisstation zugeordnet ist, hängt davon ab, wie viele TRX-Einheiten
(Senden/Empfangen) 103 es enthält. Die TRX-Einheiten bilden die Funkschnittstelle
zu den Endgeräten 104, und
die Anzahl von ihnen bestimmt, wie viele gleichzeitige Telefon-
oder Datenverbindungen eine Basisstation zur gleichen Zeit übertragen
kann. Verschiedene Teile des Basisstationsnetzes können auch Überragungskapazitäten unterschiedlicher
Größen in Abhängigkeit
von der Topologie des Basisstationsnetzes erfordern. In Basisstationsnetzen,
die in baumförmiger
Weise verzweigt sind, ist die höchste Kapazität bei den
Verbindungen dicht an der Basisstationssteuerung erforderlich.
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Das
einfachste Übertragungssystem
ist die sogenannte Punkt-zu-Punkt-Verbindung,
bei dem eine einzelne GSM-Basisstation direkt mit der Basisstationssteuerung
und über
sie mit einer Vermittlungseinheit verbunden ist. Im Falle einer
PCM mit 2 MBit/s ist jedoch die Verkehrkapazität, die von einer Basisstation
gefordert wird, die eine TRX enthält, ziemlich niedrig im Vergleich
zum gesamten Übertragungsband.
Typischerweise werden zwei und ein halber Zeitschlitz eines PCM-Rahmens
(6 bis 8 Sprachkanäle
und Signalisierung) oder 160 kBit/s für jede TRX reserviert. Somit
verschwendet eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung oft Kapazität und wird teuer
werden. Andererseits kann beispielsweise die Verwendung existierender
ISDN-Verbindungen für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen attraktiv
sein. Das Netz kann gesichert werden durch das Duplizieren der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen
(redundante Punkt-zu-Punkt-Verbindung).
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Die Übertragungsbandbreite
kann durch das Aufreihen der Basisstationen (eine sogenannte Liniennetzstruktur
(multidrop-chain)) effektiver verwendet werden. Eine Anzahl der
Basisstationen in der Kette nutzen dasselbe Übertragungsmedium in einer zeitlich
unterteilten Weise gemeinsam, wodurch die Kapazität der Verbindung
effektiver verwendet werden kann. Dann kommt die Kanalgruppenumsetzungsfunktion,
die in einer Basisstation integriert ist, zur Geltung, da die Anordnungen
der Zeitschlitze in der eigentlichen Basisstation vorgenommen werden können.
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Schleifennetze
werden in Fällen
gesicherter Netze verwendet. Die Basisstationen sind zu einem Ring
verbunden, wodurch es immer eine Übertragungsverbindung von jeder
Basisstation zur BSC in beiden Ringrichtungen gibt. In einer normalen
Situation ist jede der intakten Verbindungen verbunden. Statusbits,
so genannte Pilotbits, werden verwendet, um den Zustand des Netzes,
wo sie verwendet werden, zu überwachen,
wodurch jede Basisstation Pilotbits in beiden Übertragungsrichtungen des Rings sendet.
Ein geänderter
Status des Pilotbits zeigt eine Netzbeschädigung an, wodurch die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtungen
der Basisstationen mit der Standby-Verbindung verbunden werden.
Die Netzsynchronisationsinformation wird auch über eigene Statusbits übertragen.
Eine Verbindungsumschaltung, die so schnell wie möglich ausgeführt wird,
ermöglicht
es dem Netz, auch in Fehlersituationen zu arbeiten, ohne dass die
Verbindungen unterbrochen werden. Eine GSM-Verbindung kann eine Unterbrechung
von ungefähr
500 ms auf der Übertragungsverbindung
tolerieren, ohne dass die tatsächliche
Verbindung unterbrochen wird.
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1b zeigt
eine Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung einer GSM-Basisstation des Stands
der Technik. Sie enthält
zwei getrennte Übertragungseinheiten 110 und 111. "Nach außen", das ist zur Basisstationssteuerung
oder zu einer anderen Basisstation (in der Figur nicht gezeigt),
weisen beide Übertragungseinheiten
eine Abis-Schnittstelle gemäß den GSM-Normen auf. Weiterhin
haben beide Übertragungseinheiten
eine Betriebsverwaltungsverbindung zur Basisstationssteuerung. Eine
der Übertragungseinheiten
weist auch eine Verbindung zum internen Datenbus der Basisstation
auf, durch die die Daten der Abwärtsverbindung,
die sich auf die Verbindung und die Signalisierverbindungen, die
von der Basisstation übertragen
werden, beziehen, zu den (in der Zeichnung nicht gezeigten) TRX-Einheiten
der Basisstation übertragen
werden, und entsprechend werden die Daten der Aufwärtsverbindung
von den TRX-Einheiten zu der Basisstationssteuerung über den
Datenbus übertragen.
In der Ausführungsform der Übertragungseinheiten 110 und 111 der
Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung des Stands der Technik sind diese
vollständig
getrennt, und jede weist ihren eigenen internen Kanalgruppenumsetzungsbus
auf. Die Übertragungseinheiten
sind über die
Abis-Schnittstelle miteinander verbunden, wie das in 1b gezeigt
ist.
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Eine
solche bekannte Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung ist in der WO
94/28644 beschrieben.
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In
zukünftigen
zellularen Systemen ist die mittlere Zellengröße kleiner, und somit ist die
Anzahl der Zellen höher
als heutzutage, weshalb es möglich sein
muss, mehr Basisstationen mit den Übertragungssystemen zu verbinden,
womit die Netztopologien und die Kanalgruppenumsetzungen noch komplizierter
werden. Der Betreiber, der für
das Übertragungsmedium
verantwortlich ist, ist nicht notwendigerweise derselbe wie der
Betreiber, der den Betrieb des zellularen Systems ermöglicht,
wobei der zuletzt erwähnte
fähig sein
muss, die Übertragung
zwischen den Basisstationen und den Basisstationssteuerungen unter
Verwendung der verfügbaren
Datenübertragungsmöglichkeiten
so vorteilhaft und effektiv wie möglich zu verwirklichen.
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Die
Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Kanalgruppenumsetzung
zu verwirklichen, die effektiv ist, zuverlässig arbeitet und leicht modifiziert werden
kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1, eine Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung gemäß Anspruch 7 und ein Basisstationsnetz
gemäß Anspruch
10.
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In
der Lösung
der erfinderischen Struktur bildet die Funktion, die durch die Übertragung
gefordert wird, alle Übertragungsverbindungen
einer Basisstation, aber es ist gemäß den Kapazitätserfordernissen möglich, Einheiten
zur Basisstationsausrüstung
hinzu zu fügen,
wobei die Einheiten als eine Einheit arbeiten. Die Kanalgruppenumsetzung
zwischen den Übertragungseinheiten
erfolgt gemeinsam über
einen parallelen Bus auf einer gewissen, so genannten Mutterplatine,
wobei der Bus die Übertragungseinheiten
miteinander verbindet, und er aus Sicherheitsgründen am besten dupliziert wird.
Im Hinblick auf die Steuerung der Basisstation bilden die Übertragungseinheiten
eine steuerbare Einheit. Jede Übertragungseinheit
verwirklicht eine Standardübertragungsschnittstelle
eines gewissen Typs.
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Wenn
die Menge des GSM-Verkehrs zunimmt, wird auch die Notwendigkeit
bestehen, Übertragungsschnittstellen
verschiedener Typen in derselben Basisstation zu haben. Somit ist
es möglich, Übertragungseinheiten
mehrerer unterschiedlicher Typen in der neuen Basisstationslösung zu
verwenden. Ein gewisser erster Teil einer Übertragungseinheit verwirklicht
die Übertragungsschnittstelle
und transformiert die Daten, die einer Kanalgruppenumsetzung zu
unterziehen sind, vom Übertragungsmodus,
der im Übertragungssystem
verwendet wird, zum internen Übertragungsmodus
der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung. In dieser Form werden die der
Kanalgruppenumsetzung zu unterziehenden Daten auf den Kanalgruppenumsetzungsbus,
der die Übertragungseinheiten
miteinander verbindet, geschrieben. Die anderen Teile der Übertragungseinheit
umfassen vorzugsweise mindestens die Kanalgruppenumsetzung, die
Steuereinheit, die Synchronisation zu anderen Übertragungseinheiten, und die Verbindungen
zur Mutterplatine der Basisstation. Eine Übertragungseinheit kann eine
oder mehrere gedruckte Leiterplatten aufweisen. Nachfolgend bezieht
sich der Ausdruck "spezifischer
Teil" auf Teile, die
die Übertragungsschnittstelle
verwirklichen, und der Ausdruck "allgemeiner
Teil" bezieht sich
auf den Kanalgruppenumsetzungs- und Busschnittstellenblock. Zusätzlich zu
den oben erwähnten
Funktionen kann eine Übertragungseinheit
auch andere funktionale Blöcke
enthalten.
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Die
allgemeinen Teile der Übertragungseinheiten
sind durch einen parallelen Bus miteinander verbunden, der einen
Datenabschnitt mit der Breite eines Bytes aufweist, und der weiter
seine eigenen Leitungen für
ein Taktsignal und eine Rahmenmarkierung besitzt, mit Hilfe deren
der Betrieb des Busses synchronisiert wird. Die Übertragungseinheiten schreiben
wechselnd Daten auf den parallelen Bus, Byte für Byte, so dass ein Byte auf
dem parallelen Bus während
einer Taktdauer erscheint. Die Reihenfolge, in der das Schreiben
ausgeführt
wird, wird als Rahmenstruktur bezeichnet. Gewisse regelmäßig wiederholte
Schreibläufe
werden jeder Übertragungseinheit
zugewiesen, so dass die Schreibperioden in derselben Form von einem
Rahmen zum nächsten
wiederholt werden.
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Die
Rahmenstruktur gemäß der Erfindung besteht
aus Blöcken,
die Zeitschlitze mit der Länge von
einem Byte umfassen. Die Anzahl der Blöcke und Bytes wird so gewählt, dass
eine möglichst
gute Kompatibilität
mit den verschiedenen Übertragungsformaten,
die von den Übertragungseinheiten
verarbeitet werden, erzielt wird. Jede Eingangsverbindung in eine Übertragungseinheit
stellt einen Block der Rahmenstruktur des parallelen Busses dar,
mit anderen Worten, die Daten, die in die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung über diese
Verbindung eingegeben werden, werden auf den parallelen Bus in einen Block
geschrieben, der diese Verbindung darstellt. Die Zeitschlitze eines
Blockes werden nicht sequentiell auf dem parallelen Bus auftauchen,
aber es erscheinen wechselnd zuerst die ersten Zeitschlitze aller
Blöcke,
dann die zweiten Zeitschlitze aller Blöcke und so weiter. Weiter kann
ein Block, der sich von den anderen Blöcken unterscheidet, für das Überwachen
des internen Betriebs der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung und
für andere
spezielle Zwecke verwendet werden, wodurch die Zeitschlitze dieses speziellen
Blocks in einer Sequenz auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus nach all
den anderen Blöcken
auftauchen.
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Eine
geeignete Menge von Blöcken
und Zeitschlitzen liefert eine gute Kompatibilität zwischen einer gewissen Eingangsdatenschnittstelle
und der Kapazität
des parallelen Busses, der ihr zugewiesen ist, mit anderen Worten,
die Daten können
von der Eingangsschnittstelle auf den parallelen Bus ungefähr zur selben
Zeit, zu der sie an der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung ankommen,
geschrieben werden, und es wird nicht zu viel nicht verwendete Kapazität des parallelen
Busses übrig
gelassen. Eine minimale Verbindungsverzögerung, die vom parallelen Bus
verursacht wird, wird durch das byteweise Verschränken beim
Schreiben der Blöcke
erreicht. Die Rahmenstruktur gemäß der Erfindung
hat Raum für die Übertragung
von tatsächlichem
Nutzlastverkehr als auch für
die internen Steuerdaten der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung,
und ermöglicht
auch die zukünftige
Ausdehnung der Funktionen. Wenn die Steuerdaten und der Nutzdatenverkehr
in denselben Kanalgruppenumsetzungsbus laufen, sichert die Duplikation
des Busses zur selben Zeit, dass sie beide auch in den meisten üblichen
Fehlersituationen übertragen
werden. Die Rahmenstruktur macht es auch möglich, die Existenz verschiedener Übertragungseinheiten
zu steuern, und auch die nicht belegte Kapazität der Rahmenstrukturübertragungen
zwischen einem Testsender und einem Empfänger zu übertragen.
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Die
Erfindung wird unten detaillierter unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen,
die als Beispiele präsentiert
sind, und unter Bezug auf die eingeschlossenen Zeichnungen beschrieben.
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1a zeigt
ein bekanntes Basisstationsnetz,
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1b zeigt
eine bekannte Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung einer Basisstation,
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2 zeigt
die Struktur einer Kanalgruppenumsetzung einer Basisstation, wo
die Erfindung angewandt werden kann,
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3 zeigt
einen Teil der 2 detaillierter,
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4 zeigt
einen anderen Teil der 2 detaillierter,
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5 zeigt
einen Teil der 4 detaillierter,
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6 zeigt,
wie Pufferschaltungen in Verbindung mit der Erfindung verwendet
werden,
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7 zeigt,
wie ein Taktsignal und eine Rahmenmarkierung für den Kanalgruppenumsetzungsbus
erzeugt werden,
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8a zeigt
eine Rahmenstruktur gemäß der Erfindung,
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8b zeigt
die Übertragungsreihenfolge der
Zeitschlitze der Rahmenstruktur gemäß der Erfindung,
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9 zeigt
detaillierter einen Teil der 8a, und
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10 zeigt
eine Busschnittstelle einer Übertragungseinheit.
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2 präsentiert
ein Beispiel der neuen Struktur der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung
einer Basisstation. Die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung weist
mindestens eine Übertragungseinheit 200 auf.
Sie kann auch mehr Übertragungseinheiten in
Abhängigkeit
von der Qualität
und der Anzahl der geforderten Übertragungsverbindungen
enthalten. Jede Übertragungseinheit 200 umfasst
einen allgemeinen Teil 202 und einen spezifischen Teil 204.
Die Übertragungseinheiten
sind elektrisch mit dem intern duplizierten Kanalgruppenumsetzungsbus
der Basisstation verbunden. Die Übertragungseinheiten
können
auch mit dem Datenbus verbunden werden, der von den Sende-/Empfängereinheiten
der Basisstation oder den TRXs verwendet wird. In einer typischen Ausführungsform,
bei der die TRX-Einheiten
mit dem Datenbus verbunden sind, muss auch mindestens eine Übertragungseinheit
mit dem Datenbus verbunden sein, um eine Datenübertragung über die Übertragungseinheiten zwischen
den TRX-Einheiten und Übertragungsverbindungen
außerhalb
der Basisstation zu ermöglichen.
In anderen Ausführungsformen der
Erfindung können
die TRX-Einheiten auch mit dem Kanalgruppenumsetzungsbus verbunden
sein.
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Zusätzlich zu
den Kanalgruppenumsetzungsbussen und den Datenbussen, die in 2 gezeigt
sind, können
auch andere Busse in der Basisstation für die Betriebssteuerung und
die Synchronisation der Übertragungseinheiten
verwirklicht werden. In so einer Ausführungsform sind die Übertragungseinheiten
auch mit solchen Bussen verbunden.
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Mindestens
eine externe Duplex-Übertragungsverbindung 206 ist
mit dem spezifischen Teil 204 jeder Übertragungseinheit 200 verbunden,
und es kann beispielsweise eine PCM-Verbindung, eine SDH-Verbindung,
eine ATM-Verbindung, eine ISDN-Verbindung,
eine HDSL-Verbindung oder eine andere Verbindung sein. Ein spezifischer
Teil der RRI (Radio Relay Interface, Funkrelaisschnittstelle) ist vorzugsweise
direkt mit der externen Mikrowellenfunkeinheit der Basisstation
verbunden. In derselben Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung kann es
eine ähnliche
externe Übertragungsverbindung
von den spezifischen Teilen aller Übertragungseinheiten geben,
oder es können
verschiedene Verbindungen bestehen. Weiter kann eine Übertragungseinheit
mit Verbindungen für Übertragungsverbindungen
zweier oder mehrerer unterschiedlicher Typen verwirklicht werden.
Es lohnt sich, die Datenübertragung
zwischen dem spezifischen Teil 204 und dem allgemeinen
Teil 202 so anzuordnen, dass sie in allen Übertragungseinheiten
im wesentlichen ähnlich
ist, unabhängig
vom Typ der externen Übertragungsverbindung.
Eine vorteilhafte Lösung
besteht darin, N Verbindungen mit einer konstanten Kapazität (beispielsweise
2048 MBit/s) zwischen dem allgemeinen Teil und dem spezifischen
Teil auszubilden, wobei die Anzahl N so gewählt wird, dass die Übertragungskapazität zwischen
dem spezifischen Teil und dem allgemeinen Teil mindestens so hoch
wie die Gesamtkapazität
der Übertragungsverbindungen,
die mit dem spezifischen Teil verbunden sind, ist.
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3 zeigt
detaillierter den spezifischen Teil 300 einer Übertragungseinheit
einer Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei der
spezifische Teil für
das Senden und Empfangen eines PCM-Signals vorgesehen ist. Er weist
eine Leitungsschnittstellenschaltung 301 von N-Leitungen auf, die
sich während
des Empfangs an den Empfangssignalpegel anpasst und Taktinformation
aus den Daten extrahiert und regeneriert. Die Leitungsimpedanz kann
75 Ω, 120 Ω (E1) oder
100 Ω (T1)
in Abhängigkeit
von der Anwendung betragen. Während der Übertragung
passt die Leitungsschnittstellenschaltung 301 die Daten
elektrisch an das tatsächliche Übertragungsmedium
an, das ein Koaxialkabel oder eine verdrillte Leitung ist. Der logische
Abschluss der Übertragungsleitung
wird durch eine N-Kanal-Rahmenschaltung 303 verwirklicht.
Beim Empfang führt
sie die Leitungsdekodierung (beispielsweise HDB3, High Density bipolar
3; AMI, Alternate Mark Inversion; oder B8ZS, Binary 8 Zero
Substitution) aus, und sie führt
eine Ausrichtung in die Rahmenphase mit der Hilfe von Rahmenausrichtungsworten
im Datenstrom durch. Weiterhin enthält die Rahmenschaltung 303 andere
Funktionen, beispielsweise das Verarbeiten der Overhead-Daten, das
Dekodieren der Kanalsignalisierung, das Verarbeiten von HDLC-Nachrichten
des T1, das Verarbeiten von verschiedenen Alarmdaten und so weiter. Schließlich liefert
der spezifische Teil den Datenstrom zum allgemeinen Teil in einer
Form, bei der der Takt aus den Daten extrahiert wurde, um ein getrenntes
Signal auszubilden, und weiter wird der Beginn eines Rahmens durch
ein eigenes Signal angezeigt. In der Ausgangsrichtung werden die
obigen Verfahren in der entgegengesetzten Reihenfolge ausgeführt.
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Unabhängig davon,
ob die Übertragungsschnittstelle
2,048 MBit/s (E1) oder 1,554 MBit/s (T1) ist, präsentiert die Rahmenschaltung 303 immer
eine N × 2,048
MBit/S Schnittstelle zum allgemeinen Teil hin. Dies erfolgt durch
ein internes Puffern der Rahmerschaltung 303 und durch
das Platzieren der Daten der Verbindungen zwischen der Rahmenschaltung 303 und
dem allgemeinen Teil 202 in einer E1-Rahmungsstruktur,
wobei die "extra" Zeitschlitze der
E1-Rahmenstruktur mit Pseudodaten gefüllt werden, wenn eine T1-Rahmenstruktur
mit niedrigerer Kapazität
für die Übertragung
verwendet wird. Dasselbe Prinzip gilt auch für andere Anwendungen des spezifischen
Teils; die Schnittstelle zum allgemeinen Teil hin beträgt immer
N × 2,048
MBit/s.
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4 zeigt
in einer vereinfachten Weise die elektrische Grundstruktur des allgemeinen
Teils 202 einer Übertragungseinheit.
Der allgemeinen Teil umfasst eine Kanalgruppenumsetzungsschaltung 231, die
gewöhnlicherweise
eine ASIC-Schaltung (anwendungsspezifische integrierte Schaltung)
ist, und die nachfolgend als Verbindungsschaltung (connect circuit)
bezeichnet wird. Weiterhin umfasst der allgemeine Teil einen Oszillator 232,
einen Mikroprozessor 233 und eine Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle 234.
Die Sender- und Empfängerblöcke 235a und 235b für die Kommunikation
mit dem allgemeinen Teil sind in der Verbindungsschaltung 231 angeordnet,
die weiter unter anderem einen Kanalgruppenumsetzungsprozessor 236,
einen Datenspeicher (DM) 237 und einen Steuerspeicher (CM) 238 umfasst.
Der Datenspeicher 237 funktioniert als ein Zwischendatenspeicher,
der temporär
die Daten speichert, die über
die Verbindungsschaltung in der Ausgangsrichtung laufen oder vom
Kanalgruppenumsetzungsbus zu den Senderblöcken, um die Daten neu anzuordnen.
Der Mikroprozessor 233 steuert den Betrieb des gesamten
allgemeinen Teils.
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Der
allgemeine Teil kommuniziert über
die Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle 234 mit dem
Kanalgruppenumsetzungsbus der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung,
wo die Daten in einer Form erscheinen, die durch ein gewisses Busprotokoll
definiert wird. Die Daten, die auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus übertragen
werden, sind in gewisse Rahmen mit einer regelmäßigen Form angeordnet. Jeder
Rahmen, der auf den Kanalgruppenumsetzungsbus erscheint, wird in
seiner Reihe in den Datenspeicher DM der Kanalgruppenumsetzungsschaltung 231 gespeichert.
Der Kanalgruppenumsetzungsprozessor XC liest die Daten vom Datenspeicher
DM, beispielsweise Byte für
Byte, und schreibt die gelesenen Daten in die Senderblöcke 235a,
die zum allgemeinen Teil der Übertragungseinheit
führen.
Die kleinste Menge von Daten, deren Verarbeitung unabhängig von
anderen Daten in Verbindung mit der Schreiboperation gesteuert werden
kann, wird als eine Granularität
bezeichnet. Wenn die Granularität
ein Bit beträgt,
kann jedes Bit, das aus dem Datenspeicher DM gelesen und in die
Senderblöcke 235a geschrieben
wird, unabhängig
von den anderen Bits gesteuert werden. Anweisungsworte, die aus dem
Steuerspeicher CM gelesen werden, bestimmen, in welcher Reihenfolge
die Daten, die aus dem Datenspeicher DM gelesen werden, in die Senderblöcke 235a geschrieben
werden.
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Eine
GSM-Sprachverbindung des Stands der Technik belegt im Übertragungssystem
eine Kapazität
von 16 kBit/s, was zwei Bits in einem Rahmen eines PCM-Übertragungssystems
entspricht (gemäß den Normen
G.703 und G.704 werden die PCM-Rahmen 8000 Mal pro Sekunde im Übertragungssystem wiederholt,
so dass ein Bit pro Rahmen einer Kapazität von 8 kBit/s entspricht).
In einer Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung des Stands der Technik
ist es jedoch vorteilhaft, auch auf die sogenannte GSM-Verbindungen
halber Rate vorbereitet zu sein, von denen jede eine Übertragungskapazität von nur
8 kBit/s darstellt. Die Granularität muss ein Bit betragen, da es
möglich
sein muss, diese Verbindungen in der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung
unabhängig
voneinander zu verarbeiten, und da es auch vorteilhaft ist, auf
den Transfer der CAS-Signalisierung (Channel Associated Signalling,
kanalzugeordnete Signalisierung) gemäß den Normen G.703 und G.704
in den Kanalgruppenumsetzungsvorrichtungen vorbereitet zu sein.
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5 zeigt
etwas detaillierter einige interne Blöcke der Verbindungsschaltung 231.
Es können maximal
acht Empfängerschnittstellen 501 bis 508 vorhanden
sein, und jede von ihnen empfängt
vom spezifischen Teil (in der Zeichnungsfigur nicht gezeigt) der Übertragungseinheit
serielle Daten mit einer Rate von 2,048 MBit/s gemäß der G.703/G.704 E1
Rahmenstruktur. Jede Empfängerschnittstelle 501 bis 508 führt mit
den empfangenen Daten eine Seriell/Parallel-Umwandlung mit einer
Breite von acht Bits aus und schreibt die Daten in einen Pufferspeicher
(mit anderen Worten, einen so genannten Ringspeicher) 509 bis 516,
der eine Größe von vier E1-Rahmen
nach G.703/G.704 aufweist.
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Der
Zweck der Pufferspeicher besteht darin, Variationen, die durch irgendwelche
Differenzen in der Rate und dem Rhythmus zwischen dem Datenempfang
und dem Schreiben auf den Kanalgruppenumsetzungsbus verursacht werden,
auszugleichen. Normalerweise werden die Daten, die über eine
gewisse Empfängerschnittstelle 501 bis 508 empfangen
werden, in ein Viertel eines Pufferspeichers 509 bis 516 mit
der Größe eines
G.703/G.704 E1-Rahmens und entsprechend der Empfängerschnittstelle geschrieben,
und die Daten, die auf den Kanalgruppenumsetzungsbus zu schreiben
sind, können gleichzeitig
aus einem anderen Viertel desselben Pufferspeichers gelesen werden.
Zeiger, die die Schreib- und Lesepositionen in jedem Pufferspeicher anzeigen,
werden durch eine Funktion gesteuert, die in der Verbindungsschaltung
konstruiert ist, so dass sie nicht zu dicht aneinander gelangen
und eine Interferenzsituation verursachen. Wenn die Empfangsrate
höher als
die Rate ist, mit der die Daten vom Pufferspeicher gelesen werden,
um auf den Kanalgruppenumsetzungsbus geschrieben zu werden, so kann der
Schreibzeiger zu dicht auf den Lesezeiger geschoben werden, wobei
die Zeigersteuerung ein sogenanntes gesteuertes Vorrutschen (slip
forward) ausführt,
oder den Lesezeiger einen Rahmen vorwärts springen lässt. Wenn
entsprechend die Empfangsrate im Vergleich zur Leserate langsam
ist, dann kann die Steuerung ein gesteuertes Zurückrutschen ausführen oder
den Lesezeiger steuern, zwei Mal in einer Reihe einen gewissen Rahmen,
der im Pufferspeicher gespeichert ist, zu lesen.
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Um
die Verzögerung,
die bei der Datenübertragung
auftritt, zu steuern, ist es vorteilhaft, wenn es möglich ist,
auszuwählen,
ein wie großer
Teil der Pufferspeicher zur selben Zeit verwendet wird. Wenn es gewünscht wird,
die beste mögliche
Toleranz gegenüber
momentanen Variationen, die bei der Empfangsrate auftreten, zu haben,
sollten die Pufferspeicher 509 bis 516 so viel
Rahmen, wie Platz vorhanden ist, speichern (oben wurde der Wert
vier Rahmen als ein Beispiel angegeben). Dann befindet sich jedoch
die Verzögerung
auf ihrem Maximum. Um die Verzögerung
zu minimieren, ist es möglich,
eine solche Wahl zu treffen, dass jeder der Pufferspeicher 509 bis 516 nur
einen Rahmen gleichzeitig speichert, das heißt, die Daten, die auf den
Kanalgruppenumsetzungsbus geschrieben werden, werden aus demselben
Rahmen gelesen, der aktuell empfangen und in den Pufferspeicher
geschrieben wird. Diese Anordnung wird nahezu keine Variationen
in der Empfangsrate tolerieren.
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Die
Pufferspeicher sind mit der internen Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle 517 der Verbindungsschaltung
verbunden, wodurch diese Schnittstelle nicht dieselbe wie die der
Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle 234 im allgemeinen Teil,
die in Verbindung mit 4 gezeigt wurde, ist. Die interne
Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle 517 der Verbindungsschaltung
ist programmiert, um Daten von den Pufferspeichern 509 bis 516 Zeitschlitz
für Zeitschlitz
oder Byte für
Byte in einer solchen Reihenfolge und so mit dem Taktsignal des
Kanalgruppenumsetzungsbusses und der Rahmenmarkierung synchronisiert
zu lesen, dass wenn sie ein gewisses Byte vom Pufferspeicher einer
gewissen Empfängerschnittstelle
gelesen und in die Datenleitungen des Kanalgruppenumsetzungsbusses über die
Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle des allgemeinen Teils geschrieben
hat, dann dieses Byte in der Rahmenstruktur des Kanalgruppenumsetzungsbusses
exakt mit einem gewissen Zeitschlitz des Blocks synchronisiert ist,
der der in Frage stehenden Empfängerschnittstelle
zugeordnet ist. Die technische Realisation der Synchronisation wird
später
detaillierter beschrieben.
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Die
Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle des allgemeinen Teils wird
am vorteilhaftesten mit Pufferschaltungen verwirklicht, beispielsweise
mit Schaltung des Typs 74LVT652, wie das in 6 gezeigt
ist. Um den Kanalgruppenumsetzungsbus zu duplizieren, ist es vorteilhaft,
zwei parallele solche Schaltungen 601 und 602 in
jedem allgemeinen Teil zu haben. Die Datenleitungen von der internen Kanalgruppenumsetzungsbusschnittstelle 517 der Verbindungsschaltungen
sind zu den Datenleitungen beider Pufferschaltungen verzweigt, aber
beide Pufferschaltungen empfangen eigene Steuersignale von der Verbindungsschaltung.
Es befindet sich nur eine Pufferschaltung zur gleichen Zeit in Betrieb,
wodurch sich die andere Pufferschaltung im Ruhezustand befindet.
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7 zeigt,
wie das Taktsignal und die Rahmenmarkierung, das ist das Rahmenausrichtungssignal,
zum Kanalgruppenumsetzungsbus erzeugt werden. Jede Übertragungseinheit 200 enthält einen Oszillator 701 und
ist fähig,
ein 16,384 MHz Taktsignal für
den Kanalgruppenumsetzungsbus zu erzeugen. Nur die Übertragungseinheit,
die als Busmaster bezeichnet ist, kann jedoch das Taktsignal an
den Bus senden. Die Steuersoftware der gesamten Kanalgruppenumsetzvorrichtung
gewährleistet,
dass zwei Master nicht gleichzeitig erscheinen können, und dass keine Buskonflikte
auftreten. Jede Übertragungseinheit,
auch die Übertragungseinheit,
die als Master wirkt, nimmt immer das Taktsignal von 16,384 MHz über den
Bus, wodurch es möglich
ist, zu gewährleisten,
dass die Taktfrequenz der Verbindungsschaltungen des Systems und
zusätzlich
auch die Taktphase innerhalb gewisser Toleranzen durch einzelne
Unterschiede global ist.
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Eine
Rahmenmarkierung wird verwendet, um die Bitphase des Kanalgruppenumsetzungsbusses
zu detektieren. Auch diese Markierung wird in einer Leitung der
Mutterplatine, die die Übertragungseinheiten 200 verbindet,
befördert,
und jede Übertragungseinheit
kann auch eine Rahmenmarkierung als auch das Taktsignal erzeugen.
Typischerweise erzeugt dieselbe Einheit, die das Bustaktsignal erzeugt,
auch die Rahmenmarkierung. Dies ist jedoch nicht notwendig. Die
Rahmenmarkierung wird in der Verbindungsschaltung 231 erzeugt.
Sie wird in einer zufälligen
Weise aus dem Mastertakt von 16,384 MHz, der an die Schaltung geliefert
wird, erzeugt, so dass ein 1-aktiver Puls während einer Taktperiode (61
ns) in Intervallen der Rahmenperiode des Kanalgruppenumsetzungsbusses
erscheint (beispielsweise in Intervallen von 125 ###Sekunden). Jede
Verbindungsschaltung erzeugt das Signal kontinuierlich an ihrem
Rahmenmarkierungsausgangsstift. Das Signal, das an den Bus ausgegeben
wird, wird durch einen externen Dreizustandspuffer aktiviert oder
deaktiviert. Jede Schaltung nimmt auch die Rahmenmarkierung vom
Bus, und dann wird die Markierung nach der Eingangspufferung mit
dem Rahmenmarkierungseingangsstift der Verbindungsschaltung verbunden.
Durch das Verwenden getrennten Eingangs- und Ausgangsstifte für die Rahmenmarkierung
in der Verbindungsschaltung und indem man das Signal über den
Bus zirkulieren lässt,
wird auch gewährleistet,
dass die Rahmenmarkierung nahezu gleichzeitig sowohl an der Hauptübertragungseinheit
und an allen solchen Übertragungseinheiten,
die sich in der abhängigen
Position befinden, erscheint. Wenn ein Eingangsrahmenmarkierungssignal
als aktiv interpretiert wird, so zeigt das an, dass das letzte Byte
des gesamten Rahmens auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus durchläuft. Aus
Sicherheitsgründen
werden sowohl das Taktsignal als auch die Rahmenmarkierung auf der
Mutterplatine dupliziert. Die Auswahl der zu verwendenden Leitung
erfolgt außerhalb
der Verbindungsschaltung. Es ist möglich, auf die Standby-Leitung
umzuschalten, wenn ein Verdacht auf einen Ansteuerungsfehler oder
einen Filmbruch auf der Mutterplatine besteht.
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8a zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Rahmenstruktur des Kanalgruppenumsetzungsbus gemäß der Erfindung.
In diesem Fall enthält
die Rahmenstruktur 57 Blöcke, wobei jeder Block 1 bis 56 36
Zeitschlitze und der Block 57 32 Zeitschlitze enthält. Die
Zeitschlitze werden oft auch als Bytes bezeichnet, da während eines
Zeitschlitzes der Kanalgruppenumsetzungsbus nur ein Byte Information überträgt. Als
eine logische Einheit bedeutet ein "Zeitschlitz" einen gewissen Teil der Rahmenstruktur des
Kanalgruppenumsetzungsbus, während
der der Kanalgruppenumsetzungsbus ein Byte Information übertragen
kann. Die Rahmenstruktur erfordert es nicht, dass alle Zeitschlitze
gebraucht werden, aber es kann passieren, dass während einiger Zeitschlitze der
Kanalgruppenumsetzungsbus überhaupt
keine Information überträgt. In 8a sind
die Blöcke 1 bis 56 als
horizontale Reihen, die durch die Zeitschlitze gebildet werden,
gezeigt, aber der Block 57 ist als vertikale Spalte, die
durch Zeitschlitze gebildet wird, gezeigt. Die Reihenfolge der Präsentation
gibt an, in welcher Reihenfolge die Bytes, die in den Zeitschlitzen
der Rahmenstruktur platziert sind, auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus
erscheinen. Die Reihenfolge des Erscheinens ist, wenn man 8a betrachtet "von oben nach unten,
von links nach rechts",
mit anderen Worten, die Reihenfolge kommt zuerst an das Byte, das
im ersten Zeitschlitz des Blocks 1 angeordnet ist, dann
zum Byte, das im ersten Zeitschlitz des Blocks 2 angeordnet
ist, und so weiter, bis nach dem ersten Byte des Blocks 56 die
Reihenfolge an das Byte kommt, das im zweiten Zeitschlitz des Blocks 1 angeordnet
ist, das Byte, das im zweiten Zeitschlitz des Blocks 2 angeordnet
ist, und so weiter. Zuletzt im Rahmen erscheinen auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus
die Bytes, die in den Zeitschlitzen des Blocks 57 vom ersten
Byte bis zum 32-ten Byte angeordnet sind. Die Reihenfolge der Erscheinung
der Zeitschlitze auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus ist durch Pfeile
in 8b dargestellt.
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Insgesamt
gibt es 2048 Zeitschlitze in der Rahmenstruktur gemäß der 8a.
Wenn die Taktfrequenz über
den erwähnten
16,384 MHz liegt, und die Länge
eines Zeitschlitzes dieselbe wie eine Taktzeitdauer (ungefähr 61 ns)
ist, dann beträgt
die Rahmenzeitdauer oder die gesamte Länge aller Zeitschlitze im Rahmen
ungefähr
125 μs,
und die Rahmenfrequenz beträgt
8 kHz, was bedeutet, dass die Rahmenstruktur 8000 Mal pro Sekunde
auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus in einer ähnlichen Form zyklisch wiederholt
wird. Die Rahmenstruktur entspricht gut der Übertragungsschnittstelle zwischen dem
spezifischen Teil und dem allgemeinen Teil der oben beschriebenen Übertragungseinheit,
so dass die Rate einer einzelnen Schnittstelle 2,048 MBitls beträgt, und
so dass der E1-Rahmen 32 Zeitschlitze mit einer Größe von einem
Byte umfasst. Jede einzelne Eingangsschnittstelle (vom spezifischen
Teil zum allgemeinen Teil) kann so festgesetzt werden, dass sie
einem Block der Rahmenstruktur des Kanalgruppenumsetzungsbusses
entspricht. 32 Bytes der 36 Bytes in einem Block können verwendet
werden, um die Daten zu transportieren, die von einer Eingangsschnittstelle
in einem E1-Rahmen her kommen. Die anderen vier Bytes des Blocks
können
für verschiedene
Steuerzwecke und für
zukünftige
Erweiterungen des Systems reserviert werden.
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9 zeigt
detaillierter einen Block 901 und die Bytes, die in seinen
Zeitschlitzen platziert sind. Gemäß der hier gezeigten bevorzugten
Ausführungsform
sind die ersten zwei Zeitschlitze 902 und 903 des
Blocks 901 der Datenübertragung
zugewiesen, wenn die Basiseinheit in der Eingangsschnittstelle eine
andere ist als der E1/T1-Rahmen, der 32 Bytes enthält; beispielsweise
werden 36 Bytes pro Block benötigt,
um die VC-12 Einheiten des SDH-Systems zu übertragen, was später detaillierter erläutert wird.
Eine Reservierung für
eine andere Datenübertragung
wird durch die Abkürzung
RES (reserviert) angezeigt. Vom dritten Zeitschlitz 904 an, enthalten
die aufeinander folgenden Zeitschlitze Datenbytes, die über eine
gewisse Eingangsschnittstelle in einem E1-Rahmen angekommen sind.
Das nächste
bis letzte Byte 905 ist wieder reserviert, und das letzte
Byte 906 des Blocks ist eine Prüfsumme, die durch das CRC-Verfahren
(zyklische Redundanzprüfung)
aus den vorherigen Datenbytes berechnet wird. Die CRC-Prüfsumme ist
für das
Erkennen jeglicher Übertragungsfehler,
die auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus auftreten, vorgesehen. Wenn
eine Verbindungsschaltung Daten zum Bus überträgt, so berechnet sie von gewissen
Bytes jedes Blocks (beispielsweise aus 32 Datenbytes) eine CRC-4-Prüfsumme,
so dass die Ordinalzahl des in Frage stehenden Blocks immer als
eine 8-Bit Nummer am Beginn der verarbeiteten Bytesequenz hinzugefügt wird. Wenn
man beispielsweise die Übertragung
zum Block 5 betrachtet, so wird die CRC-4-Berechnung mit
dem Bitmuster '00001001' (binärer Ausdruck
der Zahl 5) begonnen, und die Berechnung wird beispielsweise vom
Zeitschlitz, der das erste Datenbyte enthält, fortgesetzt. Die CRC-4-Prüfsumme wird
auf dem Bus in einem dafür
reservierten Byte (Byte 906 in 9) übertragen.
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Entsprechend
wird, wenn Daten vom Kanalgruppenumsetzungsbus empfangen werden,
die CRC-4 Prüfsumme
unter Verwendung der Blocknummer berechnet und sie wird mit der
empfangenen CRC-4-Prüfsumme verglichen.
Das Verfahren erkennt sowohl Einzelbitfehler als auch jegliche Konfusion
bei den Blocknummern; im letzten Fall wurde ein anderes Ausgangsbyte
verwendet, um die CRC-4 beim Senden und beim Empfang zu berechnen,
so dass die Worte nicht zusammen passen. Wenn die Prüfsummenberechnung
einen Fehler beim Lesen vom Kanalgruppenumsetzungsbus erkannt hat,
kann die Verbindungsschaltung, die die fehlerhaften Daten liest,
auf verschiedene Weisen reagieren, um die Auswirkungen des Fehlers
zu reduzieren. Wenn man annimmt, dass der Fehler nicht zufällig ist,
sondern im nächsten
Rahmen wiederholt wird, so wird während des nächstens Rahmens die in Frage
stehende Verbindungsschaltung die Daten, die vom Kanalgruppenumsetzungsbus
im fehlerhaften Block ankommen, nicht in den Datenspeicher schreiben,
sondern sie durch eine feste '1' ersetzen. Dann erscheint ein
festes '1'-Signal auf der Ausgangsleitung.
Dann kann ein Rahmen fehlerhaften Daten durch das System hindurch
laufen, da die CRC-4-Berechnung nur am Ende eines Rahmens ausgeführt wird.
Dann befinden sich die Daten des in Frage stehenden Rahmens schon
im Datenspeicher der Verbindungsschaltung. Dies ist jedoch von keiner
Signifikanz, da nur einige wenige Bits pro Kanal hindurch laufen
können.
Oben haben wir nur das CRC-4-Verfahren in Verbindung mit der Prüfsummenberechnung
diskutiert, aber es ist offensichtlich, dass auch andere Verfahren,
die per se bekannt sind, für
die Berechnung der Prüfsumme
verwendet werden können.
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Es
besteht ein spezieller Vorteil in der Verwendung einer Prüfsumme in
allen ersten 56 Blöcken,
da sich dann eine Definition um das Sichern vieler unterschiedlicher
Arten von Daten auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus kümmern kann.
Somit können
die Übertragungseinheiten
vom Übertragungssystem
zum Kanalgruppenumsetzungsbus auch anderen Nutzlastverkehr als nur
den Verkehr, der von den Endgeräten
gesendet oder empfangen wird, übertragen.
Wenn irgend ein Block auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus wichtige
Steuerinformation im Hinblick auf die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung
oder andere Teile der Basisstationen enthält, so hilft die CRC-Prüfsumme,
die zu einem Block gehört,
diese in einem fehlerfreien Zustand zum endgültigen Empfänger zu übertragen.
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In
der Rahmenstruktur gemäß der 8a ist am
besten der 57. Block für
die Übertragung
der Einheitsidentifikation jeder Übertragungseinheit zugewiesen.
Jede Verbindungsschaltung kann angewiesen werden, an den Bus einen
programmierbaren 8-Bit-Identifikationskode am Ort eines gewissen Blocks 57 zu übertragen.
In ähnlicher
Weise kann die Verbindungsschaltung eingestellt werden, um jede Einheitsidentifikation
zu überwachen,
und mittels einer Unterbrechung einen Alarm zu geben, wenn eine Identifikation
fehlt. Die Verwirklichung ermöglicht eine
schnelle Fehlererkennung auf der Ebene der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung,
und eine schnelle Reaktion auf Fehler, da die Überwachung der Einheit auf
Unterbrechungen in Bezug auf die Software basiert. Ein Teil der
Zeitschlitze in Block 57 werden leer gelassen, wenn die
Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung keine 32 Verbindungsschaltungen
aufweist. Diese Zeitschlitze können
andere Daten, die sich auf das Testen des Betriebszustands der Vorrichtung
beziehen, wie feste oder sich periodisch ändernde Testworte übertragen,
die eine Möglichkeit liefern,
herauszufinden, ob eine Datenleitung des Kanalgruppenumsetzungsbusses
in den Zustand 1 oder den Zustand 0 versetzt wurde. Da eine einzelne Übertragungseinheit
selbst nicht für
die Inhalte des 57. Blocks verantwortlich ist, ist es nicht ein
echter Block im Sinne der oben präsentierten 56 Blöcke. Er kann
als ein Satz von Zeitschlitzen bezeichnet werden, von denen jeder
unabhängig
von den anderen Zeitschlitzen verarbeitet werden kann.
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Die
Anzahl der Blöcke
(57) und die Anzahl der Zeitschlitze in einem Block (36,
mit Ausnahme von 32 im letzten Block), die in 8a präsentiert sind,
sind nicht die einzigen Wahlmöglichkeiten.
In einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Rahmenstruktur 54 Blöcke, die für eine Datenübertragung
verwendet werden (entsprechend den Blöcken 1 bis 56 in 8), von denen jeder 37 Zeitschlitze aufweist:
32 Zeitschlitze für
die Übertragung
von Datenbytes, vier Zeitschlitze reserviert für spätere Erweiterungen und einen
Prüfsummenzeitschlitz.
Weiter hat die Rahmenstruktur einen 55. Block, der 32 Zeitschlitze
aufweist und dem 57-ten Block der 8a entspricht.
Damit man eine Rahmenzeitdauer von 125 μs bei einem Bustakt von 16,384
MHz erhält,
enthält
die Rahmenstruktur weiter 18 leere Taktperioden zwischen dem letzten
Zeitschlitz des 57. Blocks und dem ersten Zeitschlitz des ersten
Blocks.
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Um
die Kompatibilität
zwischen der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung und dem Übertragungssystem
zu sichern, ist es im Hinblick auf die Schnittstellen und die Rahmenstruktur
des Kanalgruppenumsetzungsbusses vorteilhaft, dass ein Teil (ein
Block) der Kanalstruktur des Kanalgruppenumsetzungsbusses für jede Eingangsverbindung
zugewiesen werden kann, so dass der Block Raum für eine Informationseinheit,
wie einen Rahmen, die in der Eingangsverbindung verwendet wird,
hat. Da E1- und T1-Verbindungen
von G.703/G.704 aktuell die gebräuchlichsten
sind, ist es vorteilhaft, wenn die Größe des Blocks in der Rahmenstruktur
des Kanalgruppenumsetzungsbusses ungefähr die gleiche wie die Größe des E1-Rahmens
ist, der den Rahmen mit der höheren
Kapazität
der Rahmen E1 und T1 von G.703/G.704 darstellt. Andererseits kann
man in der Zukunft sehen, dass SDH-Verbindungen in Übertragungssystemen
in allgemeinen Gebrauch kommen, so das eine Basiseinheit der virtuelle
Behälter
VC-12 ist, wo eine Multirahmeneinheit, die 30 oder 31 Kanäle mit einer
Rate von 64 kBit/s überträgt, vier
Rahmen mit jeweils 35 Bytes umfasst, jeder jeweils gemäß der Empfehlung
ITU-T G.709. In der Rahmenstruktur gemäß der Erfindung kann jede Multirahmeneinheit
eines solchen virtuellen Behälters
VC-12 in einem Block des Kanalgruppenumsetzungsbusses platziert werden.
Einer Übertragungseinheit,
die eine ATM-Schnittstelle verwirklicht, können drei Blöcke zugewiesen
werden, die zusammen zwei ATM-Zellen mit
jeweils 53 Bytes übertragen
können.
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Wenn
die Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung sich im Betrieb befindet,
tastet jede Verbindungsschaltung kontinuierlich mit der Rate des Haupttaktes
das BFMS-Signal ab, das sie vom Kanalgruppenumsetzungsbus liest.
Ein gewisser 12-Bit-Zähler
wird zurück
gesetzt, wenn ein Wechsel vom aktiven zum deaktivierten Zustand
im BFMS-Zustand detektiert wird. Dann wird der Zähler bei jeder Flanke jedes
Haupttaktpulses des Kanalgruppenumsetzungsbusses inkrementiert.
Somit wird eine Synchronisation zur Phase des Busrahmens während jedes
Rahmens ausgeführt,
wodurch die Wirkung jeglicher zufälliger Signalinterferenz auf
maximal einen Rahmen begrenzt wird. Die 6 niederwertigsten Bits des
12-Bit-Zählers
zeigen den aktuellen Block an, und die 6 höchstwertigsten Bits zeigen das
Byte an. Wenn der Blockzähler
den Wert '110101' erreicht, der der
Dezimalzahl 53 entspricht, wird er bei der Flanke des nächsten Taktpulses
zurück
gesetzt, und zur selben Zeit wird der Wert der 6 höchstwertigsten
Bits um eins erhöht.
Entsprechend werden, wenn die 6 niederwertigsten Bits den Wert '100110' (38 im Dezimalsystem)
aufweisen, beide Zähler
bei der nächsten Taktzeitdauer
zurück
gesetzt. Somit rotiert der Rahmenzähler im korrekten Takt weiter,
sogar dann, wenn die Rahmenmarkierung auf dem Bus verloren geht.
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Sowohl
das Schreiben auf den Kanalgruppenumsetzungsbus als auch das Lesen
vom Kanalgruppenumsetzungsbus basieren auf diesem selben Zähler. Alle
Daten, die auf dem Bus erscheinen, werden in den Datenspeicher der
Verbindungsschaltung gelesen. In der sogenannten 16-Bit-Implementierung der
Leseoperation erhält
die Verbindungsschaltung immer zwei aufeinander folgende Bytes in
ein Zwischenregister als ein 16-Bit Wort, und dann schreibt sie
dieses in den Datenspeicher an der Adresse, die durch den Block
und die Bytezähler
angegeben wird. In einer alternativen 8-Bit-Implementierung wird
jedes Byte, das auf den Kanalgruppenumsetzungsbus erscheint, sofort
in den Datenspeicher geschrieben. Wenn der Status des Blockszählers eine
Blockdefinition oder eine CAS-Signalisierungsdefinition
der Empfängerschnittstelle
der Schaltung darstellt, dann wird der jeweilige Zeitschlitz oder
die CAS des Zeitschlitzes, die aus dem Puffer-RAM, der durch den Bytezähler der
jeweiligen Schnittstelle bestimmt wurde, gelesen wurde, auf den
Bus gesandt. Wenn der Status des Blockzählers keine Blockdefinition
oder CAS-Signalisierungsdefinition
der Empfängerschnittstelle
der Schaltung darstellt, wird der Ausgang des externen Schreibpuffers
im Modus hoher Impedanz gehalten.
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Ein
Testsender und ein Empfänger
können
in der Verbindungsschaltung oder sonstwo in der Übertragungseinheit kombiniert
werden, wodurch die Ausbreitung der Testmuster, die durch den Testsender- und
Empfänger
erzeugt werden, am vorteilhaftesten beide auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus
und auf den externen Übertragungsverbindungen
beobachtet werden können.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist der Textsender und der Empfänger
ein integraler Teil der Verbindungsschaltung und durch eine programmierbare
Einstellung können
sie mit jeder Sender- oder Empfängerschnittstelle
auf der Verbindungsschaltung verbunden werden. Am vorteilhaftesten
ist es, wenn der Testsender so eingestellt werden kann, dass er
feste 8-Bit Testworte oder irgend ein Pseudozufallszahltestmuster,
das für
sich bekannt ist, wie die Muster PRBS15, PRBS20, QRSS, die in der
Norm 0.150 von der ITU-T definiert sind, erzeugt. Weiter kann der
Testbetrieb des Testsenders und der Sender- oder Empfängerschnittstelle,
die mit ihm verbunden ist, am besten so ausgewählt werden, dass er sich auf
jeden Zeitschlitz, jeden Satz von Zeitschlitzen oder sogar ein gesamtes 2,048
MBit/s Signal beziehen kann. Flip-Flop-Schaltungskombinationen, die an sich
bekannt sind, können
verwendet werden, um die Testsignale zu erzeugen.
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Wenn
es gewünscht
wird, den Betrieb des Kanalgruppenumsetzungsbusses zu testen, werden die
Daten, die durch den Testsender erzeugt werden, in gewünschte Zeitschlitze
im Pufferspeicher, der sich an einer Empfängerschnittstelle befindet,
statt der Daten, die über
die Empfängerschnittstelle
empfangen wurden, geschrieben. Gemäß dem normalen Betrieb der
Verbindungsschaltung und dem Kanalgruppenumsetzungsbus werden diese
Daten in gewisse Zeitschlitze des Kanalgruppenumsetzungsbusses geschrieben,
von welchem die Daten an die Datenspeicher der Verbindungsschaltung
aller Übertragungseinheiten,
die mit dem Kanalgruppenumsetzungsbus verbunden sind, geliefert
werden, und weiter werden die Daten gemäß den Kanalgruppenumsetzungsdefinitionen,
die den Verbindungsschaltungen gegeben sind, an gewisse Senderschnittstellen geliefert.
Die Senderschnittstellen, die die Testdaten empfangen, können in
derselben Verbindungsschaltung angeordnet werden, die als Sender
der Testdaten dient, und/oder einer anderen Verbindungsschaltung.
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Wenn
der Testempfänger
der in Frage stehenden Verbindungsschaltung mit mindestens einer solchen
Testsenderschnittstelle verbunden wird, ist es möglich, zu überwachen, ob die Testdaten
ohne Fehler auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus übertragen werden.
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Wenn
der Testempfänger
weiß,
welche Art von Testdaten (feste Worte oder Pseudozufallsbitmuster)
vom Testsender gesendet werden, initiiert er einen gewissen Satz
von Flip-Flop-Schaltungen,
die beim Empfangsvergleich verwendet werden, in derselben Weise
wie wenn der Testsender die Testdaten erzeugt. Durch das Vergleichen
des Signals, das von den Flip-Flops
erzeugt wird, mit dem empfangen Signal wird der Testempfänger auf
das Signal, das von ihm empfangen wird, verriegelt, und beginnt
dann alle hier zu findenden Fehler zu detektieren, und es wird ein
gewisser Zähler
für das
Berechnen der Fehler verwendet. Der Zähler sollte vorzugsweise relativ groß sein,
beispielsweise ein 16-Bit-Zähler, so
dass die Testanordnung eine Langzeitüberwachung auf zufällige Fehler
ausführen
kann. Wenn das Pseudozufallszahlenbitmuster Fehler detektiert, die
nicht enger als auf einen Zeitschlitz lokalisiert werden können, ist
es möglich,
ein festes Testwort zu verwenden, mit dem sogar Fehler von einem
Bit detektiert werden können,
wie Fehler, die beispielsweise durch einen gebrochenen Film oder
einen Zusammenbruch der Mutterplatine, die als die physikalische
Struktur des Kanalgruppenumsetzungsbusses dient, verursacht werden.
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In
einer Ausführungsform,
die sich als vorteilhaft herausgestellt hat, können sowohl der Testsender
als auch der Empfänger
entweder mit der Senderschnittstelle oder der Empfängerschnittstelle
verbunden werden. Wenn es gewünscht
wird, eine Übertragungsverbindung
zwischen zwei Kanalgruppenumsetzungsvorrichtungen zu testen, wird
in der ersten von ihnen der Testsender einer gewissen Übertragungseinheit
mit der Senderschnittstelle verbunden, von der die von ihr gesendeten
Testdaten die Daten ersetzten werden, die vom Kanalgruppenumsetzungsprozessor
kommen. In der zweiten Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung wird der
Testempfänger
in der Übertragungseinheit,
die mit der zu testenden Übertragungsverbindung
verbunden ist, mit der Empfängerschnittstelle
verbunden, wodurch er das Testsignal empfängt, das über die Übertragungsverbindung übertragen
wird. Am anderen Ende der Übertragungsverbindung
kann sich auch eine andere Vorrichtung als die Verbindungsschaltung
der Übertragungseinheit
in der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung gemäß der Erfindung befinden, wobei
es speziell vorteilhaft ist, dass die Vorrichtung gemäß der Erfindung
ausgelegt ist, wohl bekannte, standardisierte Testsignale zu verwenden.
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Die
oben beschriebene Verwendung eines Testsenders und Testempfängers ist
in einem umfassenden Testen, das in Verbindung mit der Herstellung ausgeführt wird,
und in einem Testen während
des Betriebs, das vom Überwachungs-
und Wartungstyp ist, anwendbar. Im ersteren Fall werden typischerweise
jede Sender- und Empfängerschnittstelle
als auch jeder Zeitschlitz der Rahmenstruktur des Kanalgruppenumsetzungsbusses
in einer systematischen Weise getestet. Im letztern Fall werden
Testbytes im allgemeinen nur in solchen Zeitschlitzen übertragen, die
ansonsten nicht belegt sind.
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Oben
wurde erwähnt,
dass die Kanalgruppenumsetzung in verschiedene Übertragungseinheiten dezentralisiert
ist. Da Änderungen
in einer Kanalgruppenumsetzung hin und wieder vorgenommen werden
müssen,
und da die Änderungen
gleichzeitig in der gesamten Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung arbeiten
können
müssen,
ist es vorteilhaft, eine spezielle Übertragungsverbindung für diesen
Zweck zwischen den Übertragungseinheiten
anzuordnen. In dieser Anmeldung wird diese Übertragungsverbindung ein interner
Kommunikationsbus genannt. In einer Ausführungsform der Erfindung, die
sich als vorteilhaft herausgestellt hat, wird die Verbindung durch eine
Leitung des Open-Drain-Typs verwirklicht, die auf der Mutterplatine
verläuft,
die die Übertragungseinheiten miteinander
verbindet. 10 zeigt, wie die Übertragungseinheit
mit dem internen Kommunikationsbus über externe Pufferschaltungen 1010 und 1020 verbunden
ist, wodurch die Verbindungsschaltung 231 der Übertragungseinheit
die Schnittstellen als zwei getrennte Leitungen sieht, die Sendeleitung HERAUS
und die Empfangsleitung HEREIN. Die Pufferschaltungen können beispielsweise
vom Typ 74LVT125 sein. Die Zeitunterteilung wird beim Betrieb des
internen Kommunikationsbusses angewandt, so dass mehrere Übertragungseinheiten
denselben Bus verwenden können.
Wenn eine Rahmenzeitdauer auf dem internen Kommunikationsbus dieselbe
Länge wie
eine Rahmenzeitdauer auf dem Kanalgruppenumsetzungsbus hat, dann
kann ein gemeinsames Rahmenmarkierungssignal, das oben beschrieben
wurde, für
die Rahmenausrichtung verwendet werden.
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Der
Rahmen des internen Kommunikationsbusses kann beispielsweise in
32 Zeitschlitze unterteilt werden, von denen jeder eine Datenübertragungskapazität von einem
Byte darstellt, die wiederum in 8 Bit Zeitschlitze unterteilt wird.
Eine Übertragungseinheit
wird zur Haupteinheit des internen Kommunikationsbusses ernannt,
wodurch nur sie das Recht hat, Anweisungen an den internen Kommunikationsbus
zu senden. Auch die Verbindungsschaltung der Übertragungseinheit, die als
Master ernannt wurde, liest. Der interne Kommunikationsbus kann
beispielsweise die folgenden Aufgaben 1 bis 4 haben:
- 1. Umschalten des aktiven Kanalgruppenumsetzungsbusses Die Übertragungseinheit,
die als Master wirkt, überträgt im Zeitschlitz
0 eine 8-Bit-Anweisung, die angibt, welcher Kanalgruppenumsetzungsbus
zu verwenden ist (oben haben wir erwähnt, dass der Kanalgruppenumsetzungsbus
aus Sicherheitsgründen
dupliziert wurde). Natürlich
ist der Zeitschlitz 0 hier nur als Beispiel erwähnt. Jede Übertragungseinheit der Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung
empfängt
die Nachricht und schaltet nach einer vorbestimmten Zeitdauer, beispielsweise
exakt am Beginn des nächsten Rahmens
des Kanalgruppenumsetzungsbusses um, um den angegebenen Bus zu verwenden.
- 2. Umschalten der aktiven Verbindung, die von der Empfängerschnittstelle
zum Kanalgruppenumsetzungsbus führt
Jede Verbindungsschaltung weist duplizierte Definitionen auf, in
welchen Block der Rahmenstruktur des Kanalgruppenumsetzungsbusses
sie die Daten, die sie über
jede Empfängerschnittstelle
empfangen hat, schreiben soll. Die Übertragungseinheit, die als
der Master dient, überträgt im Zeitschlitz
2 eine Anweisung, die Blockdefinitionen der Empfängerschnittstellen zu ändern. Der
Zeitschlitz 3 informiert darüber, welche
Schnittstellen (1 bis 8) geänderte
Definitionen haben sollen. Wenn jeder Empfänger die Anweisung vom internen
Kommunikationsbus empfangen hat, schaltet er um, um die Standby-Block-Definition
am Beginn des nächsten
Rahmens zu verwenden. Somit wird die Blockzuweisung des Kanalgruppenumsetzungsbusses gleichzeitig
in der gesamten Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung in einer gesteuerten
Weise geändert.
- 3. Umschalten der aktiven Kanalgruppenumsetzungstabelle Oben
haben wir angemerkt, dass der Steuerspeicher, der in der Verbindungsschaltung
angeordnet ist und die Anweisungen speichert, die den Betrieb des
Kanalgruppenumsetzungsprozessor, der in jeder Verbindungsschaltung
enthalten ist, steuern, auch zwei Tabellen enthält, bei denen eine aktiv ist
und bei denen es möglich
ist, in der anderen Tabelle Änderungen vorzunehmen.
Die Übertragungseinheit,
die als Master dient, überträgt im Zeitschlitz
4 des internen Kommunikationsbusses eine Anweisung, die Kanalgruppenumsetzungstabellen
zu wechseln. Der Zeitschlitz 5 gibt an, welche Senderschnittstellen
(1 bis 8) ihre Tabelle ändern
sollen. Jede Verbindungsschaltung schaltet um, um die Standby-Tabelle
nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu nutzen, beispielsweise nach
zwei Rahmen.
- 4. Verzweigen des asynchronen Steuerbusses in den Richtungen
Master-Slave und Slave-Master Information, die sich auf die Betriebssteuerung
eines Basisstationsnetzes bezieht, wird oft auf einem sogenannten
asynchronen Steuerbus übertragen,
der eine relativ langsame Datenübertragungsrate
aufweist. Weiterhin ist es im allgemeinen notwendig, Daten, die
sich auf den asynchronen Steuerbus in den Kanalgruppenumsetzungsvorrichtungen
der Basisstationen beziehen, hinzuzufügen und zu kopieren. Der asynchrone Steuerkanal
wird detailliert in der finnischen Patentanmeldung FI-A-973508 "Menetelmä ja laite ohjauskanavien
sisällyttämiseksi
tietovirtaan (A method and a device for including control channels
in the data flow)",
die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde
und denselben Anmelder aufweist, behandelt. Die Verbindungsschaltung
der Übertragungseinheit,
die als Master dient, kann im Zeitschlitz 6 des internen Kommunikationsbusses
Daten, die vom Datenhinzufügungspunkt
des asynchronen Steuerbusses kommen, zum internen Kommunikationsbus übertragen.
Die Zahl der zu verwendenden Bits hängt von der wirksamen Bitrate
der Kanäle,
die sich auf den asynchronen Steuerkanal beziehen, ab. Die Verbindungsschaltungen
der Übertragungseinheiten
in der Slave-Position empfangen die Daten und verbinden sie mit
ihren eigenen Hinzufügungspunkten
des asynchronen Steuerbusses. Im Zeitschlitz 7 ist die Übertragungsrichtung
entgegengesetzt.
-
In
Verbindung mit Änderungen,
die sich auf die Kanalgruppenumsetzung beziehen (beispielsweise
wenn neue Übertragungseinheiten
zur Kanalgruppenumsetzungsvorrichtung hinzugefügt werden), ist der Betrieb
in Bezug auf den internen Kommunikationsbus folgendermaßen. Wenn
die Ausrüstung
ansonsten bereit zum Betrieb ist, werden die Definitionen, die sich
auf die neue Kanalgruppenumsetzung beziehen, zu den Übertragungseinheiten überführt, in
welchen der Mikroprozessor, der den Betrieb jeder Übertragungseinheit
steuert, die Definitionen in der Standby-Tabelle des Datenspeichers
der Verbindungsschaltungen und in einem Standby-Abschnitt in diesem
Speicher speichert, der gewisse Blöcke des Kanalgruppenumsetzungsbusses
verschiedenen Empfängerschnittstellen
zuweist. Dann überträgt die Mastereinheit
in einem Rahmen des internen Kommunikationsbusses eine Anweisung,
die Blockdefinitionen der Empfängerschnittstellen
und der Kanalgruppenumsetzungstabellen umzuschalten. Wenn wir hier
die vordefinierten Perioden, die oben in den Absätzen 1 und 3 definiert wurden,
verwenden, dann werden die Blockdefinitionen gleichzeitig im gesamten
System am Beginn des nächsten
Rahmens geändert.
In diesem Moment ist es noch nicht erlaubt, die Tabellen zu ändern, da
der Datenspeicher jeder Verbindungsschaltung noch Daten gemäß den vorherigen
Blockdefinitionen enthält.
Somit wird das Umschalten der Tabellen um einen Rahmen verzögert. Somit
treten beide Operationen am selben Punkt im Hinblick auf den Datenstrom
auf, und das Umschalten der Buszuweisung wird in keiner Weise außerhalb
der Übertragungsvorrichtung
sichtbar. Die Steuerung, die gleichzeitig an allen Übertragungseinheiten über den
internen Kommunikationsbus ankommt, stellt auch sicher, dass, wenn
beispielsweise ein Fehler in einer Übertragungseinheit in der Ansteuerschaltung
gefunden wird, die auf den Kanalgruppenumsetzungsbus schreibt, das
Umschalten zum Standby-Bus so durchgeführt werden kann, dass es keine
Bitfehler im Verkehr durch Einheiten gibt, die ursprünglich in
guter Ordnung waren.
-
Die
Frequenzwerte, die in der Beschreibung präsentiert wurden, als auch die
Perioden, die von ihnen abgeleitet wurden, wie die Länge eines
Rahmens, die Länge
eines Zeitschlitzes und so weiter, sind natürlich nur exemplarisch, und
sie sollten nicht als eine Begrenzung der Erfindung angesehen werden.