FI97184B - Menetelmä ja laitteisto tilaajakohtaisen muokkauksen ja uudelleenmuokkauksen toteuttamiseksi tilaajaverkossa - Google Patents

Description

97184

Menetelmä ja laitteisto tilaajakohtaisen muokkauksen ja uudelleenmuokkauksen toteuttamiseksi tilaajaverkossa 5 Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä tilaajakohtaisen muokkauksen (scrambling) toteuttamiseksi aikajakoiseen tiedonsiirtoon perustuvassa monipistejärjestelmässä (point-to multipoint system). Keksintö koskee myöskin menetelmää 10 tilaajakohtaisen uudelleenmuokkauksen (descrambling) to teuttamiseksi tällaisessa monipistejärjestelmässä sekä laitteistoa, joka toteuttaa muokkauksen ja/tai uudelleenmuokkauksen tällaisessa monipistejärjestelmässä.

Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu käytettäväksi 15 erityisesti yhdistetyissä kaapelitelevisio- ja puhelinver koissa, PON-verkoissa (PON, Passive Optical Network) ja langattoman paikallissilmukan yhteydessä. Näissä verkoissa on yhteyden monipisteluonteen vuoksi pystyttävä estämään sivullisten suorittama puhelujen kuuntelu tai tilaajalait-20 teen virheellisen toiminnan aiheuttama väärään aikaväliin : kytkeytyminen. Tämä voitaisiin tehdä suorittamalla puheen- salaus jokaiselle kanavalle tilaajakohtaisella salausavaimella. Tehokas puheensalaus on kuitenkin varsin raskas ja kallis operaatio ja normaaleilla tilaajayhteyksillä myös 25 ylimitoitettu ratkaisu. Riittävä suoja siirrettävälle ···· tiedolle saadaankin aikaan, jos normaalin modeemin yh- • · ♦ *·* * teydessä olevaa datamuokkainta (scrambler) modifioidaan niin, että muokkaimen antama muokkaussekvenssi on erilai-nen jokaisella tilaajalla.

30 Tunnetuissa muokkaimissa muokkaussekvenssi muodoste- . taan tyypillisesti takaisinkytketyn siirtorekisterin avul- • » · la. Kytkennän avulla tuotetaan pseudosatunnaista bitti jo- • · • · noa, joka summataan lähettimessä modulo-2-summauksen avul-la hyötydataan. Uudelleenmuokkaus suoritetaan vastaavan : ·.: 35 laitteen avulla vastaanottimessa summaamalla uudelleen 2 97184 sama pseudosatunnainen bittijono vastaanotettuun datavir-taan modulo-2-summauksella.

Tällainen tunnettu menetelmä on hyvä kahden pisteen välisillä yhteyksillä, jolloin datavirran kaikki bitit 5 kulkevat saman muokkaimen ja uudelleenmuokkaimen läpi. Yhteyden tilaajakohtainen muokkaus voidaan tehdä lataamalla siirtorekisteriin tilaajakohtainen siemenluku, josta sekvenssin muodostaminen aloitetaan.

Jos kuitenkin halutaan muokata aikajakoisen signaa-10 Iin jokainen aikaväli tilaajakohtaisella sekvenssillä, tarvitaan oma muokkain jokaista aikaväliä kohden. Tällöin esimerkiksi 30 aikavälin järjestelmässä pitää olla 30 rinnakkaista muokkainta, joista ainoastaan yhtä käytetään kerrallaan. Jos järjestelmä on keskittävä (enemmän tilaa-15 jia kuin aikavälejä), muokkaussekvenssejä pitää olla omansa jokaiselle tilaajalle, esimerkiksi 120 tilaajan järjestelmässä tämä saattaa olla vaikeasti toteutettavissa. Tästä syystä tunnetuissa ratkaisuissa aikavälikohtaista datamuokkausta ei ole juurikaan käytetty hyväksi.

20 Toinen ongelma tunnetuissa ratkaisuissa on muokkai mien jäykkyys käytettävän sekvenssin suhteen. Jos sekvenssiä halutaan muuttaa, pitää muokkaimen kytkentää vaihtaa. Vaikka kytkentää voidaankin muuttaa esimerkiksi ohjattavien takaisinkytkentähaarojen avulla, on huomattava, että 25 mielekkään muokkaussekvenssin tuottavia siirtorekisteri- ···· kytkentöjä on äärellinen määrä. Ainoaksi joustavaksi ta- • · · *·* * vaksi muuttaa sekvenssiä jää tällöin siirtorekisteriin ladattavan siemenluvun avulla vaihdettava sekvenssin aloi- ’ ί *. tuskohta.

• · « 30 Tunnetuissa ratkaisuissa ovatkin datamuokkaus ja .salaus kaksi täysin erillistä toimintoa. Näin on pystytty • · · *.’.V saamaan aikaan toisaalta tiedonsiirron edellyttämä riittä- • · ’·;* vä satunnaisuus siirrettävien symbolien välillä ja toi- saalta hyvä suoja siirrettävälle tiedolle. Tällaiset lai-35 teratkaisut ovat kuitenkin varsin monimutkaisia ja kallii- it 3 97184 ta.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin saada aikaan ratkaisu, jolla ei ole edellä mainittuja epäkohtia. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisilla menetelmillä, joille 5 on tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisen patenttivaatimuksen 1 (muokkaus) tai 5 (uudelleenmuokkaus) tunnusmerk-kiosissa. Keksinnön mukaisille laitteistoille on puolestaan tunnusomaista se, mitä kuvataan oheisten patenttivaatimusten 6 ja 8 tunnusmerkkiosissa.

10 Keksinnön ajatuksena on suorittaa datamuokkaus ja uudelleenmuokkaus monipistejärjestelmän keskusyksikössä aikavälikohtaisesti muokkaimella/uudelleenmuokkaimella, joka perustuu, kiinteän kytkennän sijasta, keskusyksikössä olevaan (RAM-) muistiin, johon sekvenssejä talletetaan 15 aikavälikohtaisesti. Lukemalla muistista kussakin aikavälissä sitä vastaavaan tilaajan muokkaussekvenssiä saadaan aikaan aikajakoinen signaali, josta vastaanottajat pystyvät poimimaan selväkielisenä ainoastaan oman aikavälinsä datan.

20 Keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan monipiste- järjestelmään perustuvaan tilaajaverkkoon yksinkertainen : ja joustava laite datan muokkaamiseksi ja uudelleenmuok- kaamiseksi. Keksinnön mukaisen ratkaisun lisäetuna on se, . että muistiin perustuvaa muokkainta/uudelleenmuokkainta 25 voidaan samalla hyödyntää myös muiden toimintojen, kuten salauksen, kehysrakenteen muunnoksen tai ristikytkennän • · · *·* * suorittamiseen.

Keksinnön mukainen ratkaisu ei tee monipistejärjes-telmän muokkaimia yhtään monimutkaisemmaksi kuin esim.

• · · : : : 30 tavanomaiset point-to-point-yhteyksien muokkaimet.

: .·. Keksinnön mukaista ratkaisua käyttäen on myös kehit- • · · tyneempi salaus mahdollista, koska muokkaussekvenssiä • · voidaan helposti vaihtaa jopa kesken käynnissä olevan puhelun.

35 Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia suoritus- 4 97184 muotoja kuvataan tarkemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa kuvio 1 esittää tilaajaverkkoa, joka muodostaa tyypillisen ympäristön keksinnön soveltamiseen, 5 kuvio 2a esittää tarkemmin kuvion 1 mukaisessa ver kossa alasuunnan (downlink) yhteyksillä käytettävää kehys-rakennetta, kuvio 2b esittää alasuunnan yhteyksillä yhden ylike-hyksen peräkkäisten kehysten aikaväleissä TSO siirrettäviä 10 bittejä, kuvio 3 esittää kuvion 1 mukaisessa verkossa yläsuunnan (uplink) yhteyksillä käytettävää kehysrakennetta, kuvio 4 esittää tunnettua suoraviivaista tapaa 15 toteuttaa muokkaus ja uudelleenmuokkaus kuvion 1 mu kaisessa järjestelmässä, joka voi olla keskittävä, kuvio 5 esittää keksinnön mukaisella periaatteella toteutettua muokkainyksikköä, jolla korvataan kuvion 4 mukaisessa laitteistossa keskuspään muokkainyksikkö, 20 kuvio 6 esittää keksinnön mukaista, muokkauksen ja uudelleenmuokkauksen toteuttavaa laitteistoa, ja kuvio 7 esittää kuviossa 6 esitetyn RAM-muistin erästä mahdollista muistikarttaa.

Kuviossa 1 on esitetty tilaajaverkkoa, joka on 25 toteutettu aikajakoisen monipisteliitynnän avulla. Verkko ···· käsittää useita tilaajapäätteitä 101, joihin on jokaiseen » i · *·* * kytketty yhden tai useamman tilaajan puhelinkone tai muu vastaava telepäätelaite 102, sekä kaikille tilaajapäät- teille yhteisen keskusyksikön 103. Keskusyksikkö on moni-:Y: 30 pisteyhteyden muodostava laite, joka yhdistää tilaajat .yleisen puhelinverkon (PSTN, Public Switched Telephone Network) keskukseen 104. Liityntänä on jokin standar- • « * · doiduista digitaalisista liityntämenetelmistä, kuten V2 ·/[ tai V5.1 tai V5.2, joka (viimemainittu) mahdollistaa myös 35 keskityksen (useampia tilaajia kuin aikavälejä) .

li • · 5 97184

Tilaajapäätteet 101 voivat olla tilaajan luokse sijoitettuja laitteita tai tilaajapäätteen voi muodostaa sinänsä tunnettu tilaajamultiplekseri, kuten Nokian ACM2-tilaajamultiplekseri, johon on lisätty esim. RF-yhteyden 5 muodostava modeemi ja tilaajasta keskusta kohti lähetettävän siirtokehyksen muodostamiseen tarvittavat kehystyspii-rit.

Siirtokanava 110 tilaajapäätteen ja keskusyksikön välillä voi olla radiokanava, esim. kaapelitelevisioverkon 10 koaksiaalikaapeli tai vaikkapa passiivinen optinen verkko (PON-verkko). Myös näiden yhdistelmiä voidaan käyttää siten, että eri siirtosuunnissa ovat siirtotien muodostavat fyysiset siirtomediat erilaisia. Tämä on edullinen tapa esim. sellaisissa tapauksissa, joissa on jo olemassa kiin-15 teä yksisuuntainen jakeluverkko, jolloin yläsuunta voidaan toteuttaa esim. radioteitse.

Tilaajapäätteeltä tilaajalaitteelle 102 ulottuva kuparikaapeli 111 on käytännössä hyvin lyhyt, maksimis-saankin ehkä n. 100 m.

20 Edellä esitetyn kaltaisia verkkoja on kuvattu myös FI-patenttihakemuksessa 932818, johon viitataan tarkemman kuvauksen suhteen. Tässä hakemuksessa on kuvattu tarkemmin esim. keskusyksikön 103 ja tilaajapäätteen 101 rakennetta.

Alasuunnan (downlink) yhteys eli yhteys keskusyksi- 25 köstä tilaajapäätteeseen voidaan toteuttaa edellä kuvatun ···· kaltaisessa verkossa modifioimalla standardia 2048 kbit/s • · · **' * kehysrakennetta mahdollisimman vähän, mutta kuitenkin siten, että sinänsä tunnetusta kanavointijärjestelmästä, « ♦ jonka kehysrakenteesta on kutakin tilaajaa varten varattu : 30 omat signalointibittinsä, siirrytään käyttämään sanomapoh- . *. jäistä merkinantoa. Muutokset kohdistuvat aikavälin nolla * · * *11/ (TS0) rakenteeseen, ja aikaväli 16 (TS16) on vapautettu • · • · signaloinnista muuhun käyttöön. Kuvioissa 2a ja 2b on esitetty alasuunnan kehysrakennetta siten, että kuviossa 35 2a on esitetty varsinainen kehysrakenne ja kuviossa 2b • · 6 97184 aikavälissä nolla (TSO) siirrettävää signalointia. Viitenumerolla 201 on merkitty sinänsä tunnetun 2048 kbit/s peruskanavointijärjestelmän kehystä, joka jakautuu 32 aikaväliin TS0...TS31, joista aikavälit TS1...TS15 sekä 5 TS17...TS31 muodostavat tunnettuun tapaan puhekanavat.

Kuusitoista peräkkäistä kehystä F0...F15 muodostaa järjestelmässä ylikehyksen 202, jonka pituus on 2 ms. Kuudentoista kehyksen ylikehyksistä voidaan vielä muodostaa esim. neljän ylikehyksen pituinen superkehys 203, jonka 10 kesto on siis 8 ms.

Aikaväliin nolla (TSO) on lisätty sanomanvälitys-kanava, joka muodostuu parittomien kehysten vapaista biteistä, kuten kuviossa 2b on esitetty. Aikavälissä nolla ovat viitemerkillä S merkityt bitit merkinantosanoman bit-15 tejä, viitemerkillä KL merkityt bitit kehyslukitusbittejä, viitemerkillä C merkityt bitit CRC4-bittejä, joiden avulla monitoroidaan yhteyden laatua, viitemerkillä SF merkityt bitit ilmoittavat ylikehyksen numeron, ja viitemerkillä X merkityt bitit ovat täytebittejä, joilla ei ole merkitys-20 tä. Parittomien kehysten bitit bl, jotka on ympyröity kuviossa 2b, muodostavat CCITT:n suositusten mukaisesti ylikehyslukitussanan. Näitä seuraavat bitit (b2), jotka on asetettu ykkösiksi, ilmoittavat, että kyseisestä kehyksestä puuttuu kehyslukitussana.

25 Merkinantobiteistä muodostetaan 40 bitin (5 bittiä ·'·· kehyksessä, 8 kehystä ylikehyksessä) pituisia sanomia.

€ · t • · · V * Koska tämä ei kuitenkaan liity esillä olevan keksintöön, viitataan tässä suhteessa edellä mainittuun FI-patenttiha- * f ‘ kemukseen 932818.

• ·♦ :‘i': 30 Yläsuunnan (uplink) yhteys (eli yhteys tilaajapäät- . teiltä keskusyksikölle päin) on edullista toteuttaa kuvion i · · 1 mukaisessa verkossa käyttämällä kuviossa 3 esitettyä ke- I t ;·’ hysrakennetta. Kehys muodostuu yhdestä pitkästä sanomanlä- / ί hetysaikavälistä 301 ja useista lyhyemmistä, tilaajien ; 35 tiedonsiirtoon (puheen tai datansiirtoa) varatuista aika- 7 97184 väleistä 302 (eli tyypillisesti K>>M). Kukin tiedonsiirtoon varattu aikaväli käsittää varsinaisen tilaajakanavan 303, jonka molemmissa päissä on muutaman bitin pituinen suoja-alue 304. Tällaisen kehysrakenteen kuvion 1 mukai-5 sessa verkossa tarjoamia etuja on kuvattu tarkemmin edellä mainitussa FI-patenttihakemuksessa 932818.

Yksi tilaajapääte (jossa voi olla useampi kuin yksi tilaaja) kerrallaan käyttää sanomanlähetysaikaväliä 301. Sanomanlähetysaikavälissä lähetettävä purske käsittää 10 siten lähettävän tilaajapäätteen tunnuksen. Jos tapahtuu törmäys kahden tilaajapäätteen välillä, arvotaan uudel-leenlähetysajat, toisin sanoen kuinka monen kehyksen jälkeen suoritetaan lähetys uudelleen. Signaloinnissa voidaan käyttää esim. sinänsä tunnettua Slotted Aloha -protokol-15 laa. (Protokollaa kuvataan tarkemmin esim. julkaisussa Tanenbaum, A. S.:Computer Networks, Englewood Cliffs 1989, Prentice Hall, Inc.) Käytännön laitetoteutuksen kannalta on edullista valita yläsuunnan bittinopeudeksi sama nopeus, jota käyte-20 tään alasuunnassa, eli esim. 2 048 kbit/s. Tällöin on esim. tarvittavien kellosignaalien kehittäminen yksinkertaisempaa. Tekemällä esim. seuraavat valinnat: - tiedonsiirtoaikavälien lukumäärä N=54, - tiedonsiirtoaikavälien pituus M=72 bittiä, ja , 25 - sanomanlähetysaikavälin pituus K=208 bittiä, "V saadaan yläsuunnan kehykseen yhteensä 4096 bittiä, jolloin *!“ kehyksen kesto on (bittinopeudella 2 048 kbit/s) 2 ms, • * · ·’ * joka vastaa alasuunnan ylikehyksen lähettämiseen kuluvaa aikaa.

I t I

30 Esillä olevassa keksinnössä toteutetaan tilaajakoh- • · · V : täinen muokkaus (scrambling) ja uudelleenmuokkaus (desc- : .·. rambling) aikajakoisessa monipistejärjestelmässä, joi- • · · » ,··. laisesta esitettiin edellä eräs esimerkki. Kuviossa 4 on esitetty eräs perinteinen ja suoraviivainen ratkaisu data-3 5 muokkauksen ja uudelleenmuokkauksen toteuttamiseksi kuvion • · 8 97184 1 mukaisen perusrakenteen omaavassa tilaajaverkossa. Ti-laajakohtainen muokkaussekvenssi muodostetaan muokkainyk-sikössä 42, jonka ulostulo on kytketty EHDOTON-TAI-portin (exclusive or gate) 45 ensimmäiseen sisäänmenoon. EHDOTON-5 TAI-portin toiseen sisäänmenoon on puolestaan kytketty ristikytkentäyksiköltä 41 tuleva signaali, joka on tässäkin esimerkissä 2 Mbit/s signaali, joka sisältää 30 puhekanavaa (30 TS). Järjestelmä on tässä esimerkissä keskittävä, jolloin siinä voi olla esim. 120 tilaajaa, joilla 10 jokaisella on oma datamuokkaimensa 43. Datamuokkaimille on kytketty ylikehyssynkronointisignaali MFSYNC, jonka avulla datamuokkaimet tahdistetaan, ja kunkin datamuokkaimen ulostulo on kytketty selektorille 44, jonka ulostulo muodostaa muokkainyksikön ulostulon. Selektorin ohjaussignaa-15 leiliä S_CTRL valitaan selektorin ulostuloon kulloinkin sen muokkaimen ulostulo, jota vastaavan tilaajan aikaväli on kytketty kyseisellä hetkellä EHDOTON-TAI-portin toiseen sisäänmenoon. Näin saadaan kunkin tilaajan data muokattua tilaajakohtaisella muokkaussekvenssillä EHDOTON-TAI-por-20 tissa, jonka ulostulosta saadaan muokattu datavirta SCR_DATA. Tämä datavirta siirretään siirtotietä TP (esim. radiotie) pitkin vastaanottaville tilaajapäätteille, joita on siis yhteensä 120 kpl. Kukin tilaajapääte käsittää vas-taanotinyksikön 46, joka muodostaa muokatun datavirran, , 25 joka syötetään EHDOTON-TAI-portin 48 ensimmäiseen sisään- “V menoon, sekä kehys- tai ylikehyssynkronointisignaalin ’*** SYNC, joka syötetään uudelleenmuokkaimelle 47. Synkronoin- • · · ’·* * tisignaalilla tahdistetaan uudelleenmuokkain, joka muodos taa tilaajakohtaisen uudelleenmuokkaussekvenssin, joka 3 0 syötetään EHDOTON-TAI-portin 4 8 toiseen sisäänmenoon.

• · · V : Jokainen tilaaja pystyy näin ollen uudelleenmuokkaamaan : .·. vain oman datansa, eikä pysty vastaanottamaan muille ti- • · · "··* laajille kuuluvaa dataa. Portin 48 ulostulosta saadaan alkuperäinen muokkaamaton datavirta.

·.'· 35 Käytettäessä esillä olevan keksinnön mukaista pe- • · · • · • · 9 97184 riaatetta korvataan muokkainyksikkö 42 kuviossa 5 esitetyllä laitteistolla, joka käsittää RAM-muistiin perustuvan muokkainlohkon 52, mikroprosessorin 51, joka kirjoittaa tiedot RAM-muistiin ja ohjaa laitteen toimintaa sekä osoi-5 tegeneraattoriyksikön 53, joka jakaa vuoroja RAM-muistin tarvitsijoille. Osoitegeneraattori määrää siten esim. sen, millä RAM-muistiin talletetulla muokkaussekvenssillä muodostetaan kulloinkin muokkainlohkon ulostulosignaali tai koska mikroprosessori 51 pääsee lukemaan RAM-muistia tai 10 kirjoittamaan sinne, esim. muuttamaan muistissa olevia sekvenssejä. Osoitegeneraattori saa ylikehyssynkronoin-tisignaalin MFSYNC ja bittikellon CLK, joten se tietää, mikä aikaväli on kulloinkin menossa lähetyksessä tai vastaanotossa.

15 Kuviossa 6 on esitetty tarkemmin keksinnön mukais ta, monipistejärjestelmän keskusyksikössä olevaa laitteistoa, jolla toteutetaan paitsi datamuokkaus ja uudelleenmuokkaus, myös puskurointi ja kehystys. Esimerkkinä käytetään kuvioissa 1...3 esitettyä ratkaisua, jossa ylä- ja 20 alasuunnan kehysrakenteet ovat esitetyn mukaiset. On kuitenkin huomattava, että tällaiset kehysrakenteet eivät ole välttämättömiä keksinnön kannalta, vaan kehysrakenne voi vaihdella monin tavoin.

Laitteisto koostuu yhdestä RAM-muistilohkosta 61 ja 25 sen dataväylään 62a ja osoiteväylään 62b kytketyistä pii- "V reistä sekä muokkaus- ja uudelleenmuokkausporteista 67 ja ““ 65. RAM-muistissa 61 on varattuna oma muistialue jokaisen • · · ’** * aikavälin muokkaus- ja uudelleenmuokkaussekvenssiä varten.

Yhteyden alussa RAM-muistiin tallennetaan aikavälissä 3 0 toimivan tilaajan sekvenssit. Osoitegeneraattori 53 muo- • · · V · dostuu käytännössä laskuriyksiköstä ja valitsimesta (ei « : .·. esitetty) , jota laskuriyksikkö on kytketty ohjaamaan. Las- • ♦ · ·»» « ,···, kuriyksikön laskurit laskevat ala- ja yläsuunnan bittitah- i' dissa. Valitsin valitsee RAM-muistin osoiteväylälle 62b 35 kulloinkin sen osoitteen, jota laskuriyksikkö osoittaa.

10 97184

Laskuriyksikkö antaa myös RAM-muistia koskevat luku- tai kirjoituskäskyt, toisin sanoen se kertoo RAM-lohkon data-väylälle kytketyille piireille, kuten muunnospiireille, rekistereille ja mikroprosessorin luku- tai kirjoituspus-5 kureille milloin niiden on luettava RAM-lohkon dataväyläl-lä oleva tieto tai kirjoitettava muistissa oleva tieto dataväylälle. Luku- ja kirjoituskäskyt dekoodataan suoraan laskuriyksikön antamista lukemista sinänsä tunnetulla tavalla. Edellä kuvattu ohjauslogiikka toimii bittikelloa 10 suuremmalla kellotaajuudella, joten yhtä käsiteltävää in-formaatiobittiä kohden on käytettävissä useita luku- ja kirj oitusvuoroj a.

Mikroprosessori 51 (vain mikroprosessorin luku- ja kirjoituspuskurit 68b ja 68a on esitetty kuviossa 6) voi 15 kirjoituspuskurinsa 68a kautta kirjoittaa RAM-muistiin aivan kuten omaan varsinaiseen muistiinsakin. RAM-muisti näkyy kokonaisuudessaan osana prosessorin muistiavaruutta, mutta muistiin on käyttöoikeus muillakin kuin prosessorilla .

20 Tässä esimerkkitapauksessa on siis alasuuntaan (kohti tilaajaa) menevä datavirta DATA_A (aikavälin nolla edellä kuvattua modifiointia lukuunottamatta) standardi 2 Mbit/s signaali, joka kytketään muokkausportin 67 ensimmäiseen sisäänmenoon. Muokkausportti 67 voi olla esim.

25 EHDOTON-TAI-portti samaan tapaan kuin on esitetty kuviossa . 4. Aikavälikohtaisen muokkaussekvenssin tavu luetaan RAM- • · · lohkolta 61 rinnan/sarja-muunnospiirin 63 kautta muokkaus- • · · *·* ' portin 67 toiseen sisäänmenoon. Tätä toimintaa ohjaa osoi- tegeneraattorin laskuriyksikkö, joka muodostaa alasuunnan *.!.· 3 0 kehysrakenteen tahdissa askeltavien laskureidensa avulla • · « · kyseistä kehystä ja aikaväliä vastaavan osoitteen ja antaa : .·. muunnospiirille 63 käskyn lukea RAM-lohkon dataväylällä • · · ***·’ olevan datan, joka on kyseessä olevaa aikaväliä vastaavan muokkaussekvenssin tavu. Muokkausportissa 67 databitit ja i 35 muokkaussekvenssibitit summataan esim. modulo-2-aritmetii- li 11 97184 kalla, jolloin muokkausportin ulostulosta saadaan tilaaja-päätteelle siirrettävä muokattu datavirta DATA_B. Tilaajaa kohti lähetettävä bittivirta ei siis kulje RAM-muistin kautta, vaan bittivirtaan ainoastaan summataan muistista 5 luetut bittijonot (eli muokkaussekvenssit).

Uudelleenmuokkaus tapahtuu saman RAM-lohkon 61 avulla. Alasuunnasta tuleva purskeutettu datavirta DATA_C muunnetaan ensin väylän vaatimaan rinnakkaismuotoon sar-ja/rinnan-muunnospiirissä 69, minkä jälkeen data tallenne-10 taan muistiin 61. Tämä pitää tehdä, sillä ko. esimerkin tapauksessa lähetteet ovat purskeita ja poikkeavat siis normaalista 2 Mbit/s kehysrakenteesta. Eri tilaajilta tulleet purskeet tallennetaan muistiin aikavälikohtaisille muistialueille (jotka on esitetty kuviossa 7) . Tallen-15 nusosoite saadaan osoiteväylälle 62b laskuriyksikön sellaiselta laskurilta, joka laskee yläsuunnan kehyksen bit-titahdissa. Laskuriyksikkö antaa myös kirjoituskäskyn muunnospiirille 69. Muistiin tallennettu yläsuunnan bittivirta luetaan ulos muistista normaalin 2 Mbit/s kehysra-20 kenteen mukaisessa järjestyksessä, alasuunnan kehysrakenteesta saatujen aikaväli- ja kehystahdistuspulssien avulla. Varsinainen kehysrakenteen muunnos yläsuunnan yhteydellä tapahtuu, kun muistiin tallennettua dataa luetaan ulos osoiteväylään kytketyn laskuriyksikön antamasta 25 osoitteesta.

’*·.* Ulosluetun datan uudelleenmuokkaus tapahtuu uudel- • · · •••j leenmuokkausyksikössä 65, joka on tässä esimerkkitapauk- • » '·* ’ sessa rinnakkaismuotoinen ja voi siten koostua esim. rin nakkaisista EHDOTON-TAI-porteista, joita on tavun pituutta 30 vastaava lukumäärä (8 kpl) . Koska kysymyksessä on yksi- : porttinen RAM, tarvitaan joko uudelleenmuokkaussekvenssi- . tavun tai varsinaisen datatavun tallettamiseen rekisteri • · · • · * 64, johon uudelleenmuokkaussekvenssi tai datatavu tallete-taan siksi, kunnes toinen näistä ehditään lukea ulos muis-35 tista. Uudelleenmuokkausyksikön 65 ulostulosta muokkaama- « · 12 97184 ton data syötetään rinnan/sarja-muunnospiirille 66, jonka ulostulosta saadaan yläsuuntaan siirrettävä standardi 2 Mbit/s signaali.

Kuviossa 6 on esitetty myös mikroprosessorin 51 5 kirjoituspuskuri 68a ja lukupuskuri 68b, joiden avulla mikroprosessori pääsee käyttämään RAM-muistia. Prosessorin alustaessa yhteyden jollekin tilaajalle, se kirjoittaa tilaajan käyttämää aikaväliä vastaavaan muistilohkoon tilaajakohtaisen muokkaussekvenssin. Sekvenssi voi olla 10 yhden ylikehyksen mittainen (16 tavua), mutta myös pidempiä sekvenssejä voidaan käyttää. Koska muokkauksen suorittava bittijono (muokkaussekvenssi) on tilaajakohtainen, pystytään myös puheen salaus suorittamaan valitsemalla eri bittijonot eri tilaajille. Jos muokkaussekvenssi on aino-15 astaan yhden ylikehyksen mittainen (16*8 bittiä) ja se pysyy muuttumattomana koko yhteyden ajan, ei salaus ole kovinkaan hyvä, mutta muuttamalla sekvenssiä yhteyden aikana tai käyttämällä usean ylikehyksen mittaista bitti-jonoa voidaan salausta parantaa, koska tällä tavoin voi-20 daan estää esim. 2 ms:n jaksollisuuden esiintyminen käytettävissä muokkaussekvensseissä.

Kuviossa 7 on esitetty eräs mahdollinen RAM-muistin muistikartta. Ensimmäiset 512 tavua (osoitteet 0...511) käsittävät aikavälien TS0...TS31 muokkaussekvenssit. Sek-25 venssit ovat tässä tapauksessa ylikehyksen mittaisia (16 tavua). Seuraavat 512 tavua (osoitteet 512...1023) muodos-tuvat aikavälien TS0...TS31 uudelleenmuokkaussekvensseis- • « · • · « ' tä. Muistiosoitteet 1024...1535 toimivat puolestaan pusku- rimuistipaikkoina, joiden avulla suoritetaan yläsuunnassa

• « I

3 0 siirrettävän datan muunnos purskemuodosta standardin 2 « · · : Mbit/s kehyksen muotoon.

i .*. Edellä esitetty laitteisto pystyy suorittamaan • · · · muokkauksen aikavälikohtaisesti käyttäjän valitseman bittijonon avulla. Koska bittijono voidaan valita vapaasti, 35 voidaan käyttää jonoja, joiden muodostaminen tilaajapäät- 13 97184 teessä on mahdollisimman helppoa. Muokkausta ei myöskään ole pakko suorittaa kaikille aikaväleille, sillä aikaväli-kohtaiselle muistialueelle voidaan kirjoittaa esim. sekvenssi nollia, jolloin kyseinen aikaväli jää tavallaan 5 käsittelemättä.

RAM-muistiin talletetulle datavirralle voidaan kehysrakenteen muunnoksen yhteydessä tehdä myös ristikyt-kentä. Tämän toimenpiteen suorittaminen edellyttää kuitenkin ristikytkentätiedon talletusta RAM-muistiin ja kysei-10 sen tiedon huomioimista osoitteen muodostuksessa.

Tilaajapäätteen puolella riittää muokkauksen/uudel-leenmuokkauksen toteuttamiseen sinänsä tunnettu tilaaja-päätekohtainen muokkain/uudelleenmuokkain (samaan tapaan kuin on esitetty edellä kuvion 4 yhteydessä uudelleenmuok-15 kaimen osalta).

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella edellä ja oheisissa patenttivaatimuksissa esite-20 tyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esim. uudelleen muokkaus voidaan suorittaa keskusyksikössä jo ennen kehys-rakenteen muunnosta (minkä vuoksi oheisissa patenttivaatimuksissa mainitun, tilaajapäätteiltä puhelinverkkoon päin siirrettävän signaalin siirtokehyksen on ymmärrettävä 25 käsittävän sekä tilaajapäätteiden ja keskusyksikön että keskusyksikön ja puhelinverkon välillä käytettävän siir- *1” tokehyksen). Periaatteessa on myös mahdollista käyttää : .* : * keksinnön mukaista ratkaisua vain yhteyden toisessa suun nassa. Muistina voidaan myös periaatteessa käyttää mitä

• I

3 0 tahansa uudelleen kirjoitettavaa ja luettavaa muistia ·.* * (mikäli se vain muistin muiden ominaisuuksien puolesta : järkevää) . Käytännön toteutus tulee myös muuttumaan esim.

• · · · tarvittavien muunnospiirien osalta, jos ei käytetä edellä olevan esimerkin mukaisesti rinnakkaismuotoista RAM-muis-35 tia. Verkkoon voidaan myös tehdä sellaisia muutoksia, 14 97184 jotka eivät ole sidoksissa keksinnön mukaiseen ajatukseen, esim. tilaajalaite ja tilaajapääte on periaatteessa mahdollista integroida samaan koteloon. Tässä mielessä onkin maininta erillisistä tilaajalaitteista ja -päätteistä 5 käsitettävä laajemmin.

·»· /•ti r • · ' « » · • 1 * · · • · · • · · • · » 11 · • · · • · · • · · ·

Claims (9)

15 ( f;: r t / ' r

1. Menetelmä tilaajakohtaisen muokkauksen toteuttamiseksi tilaajaverkossa, joka käsittää 5. useita tilaajalaitteita (102), - useita tilaajapäätteitä (101), jolloin yhteen tilaajapäätteeseen on kytketty ainakin yksi tilaajalaite (102) siirtoyhteyden (111) avulla, ja - useille tilaajapäätteille yhteisen keskusyksikön 10 (103), joka yhdistää tilaajalaitteet yleiseen puhelin verkkoon, jossa tilaajaverkossa useiden tilaajapäätteiden ja keskusyksikön välinen tiedonsiirto tapahtuu aikajakoisesti peräkkäisissä siirtokehyksissä yhteisen siirtotien (110) 15 kautta, ja jonka menetelmän mukaisesti - muodostetaan keskusyksikössä (103) tilaajakohtai-set muokkaussekvenssit ja kunkin muokkaussekvenssin avulla muokataan vastaavan tilaajan dataa muokkauselimissä (67), tunnettu siitä, että verkon keskusyksikköön (103) 20 talletetaan tilaajapäätteille päin lähetettävän signaalin siirtokehyksen aikavälejä kulloinkin vastaavien tilaajien muokkaussekvenssit ja että siirtokehyksessä kulloinkin vuorossa olevaa aikaväliä vastaavan tilaajan muokkausse- kvenssiä luetaan keskusyksikössä oleville muokkauselimille 25 (67) kyseisen tilaajan datan muokkaamiseksi tilaajan oman . muokkaussekvenssin avulla. ···

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, * * · *·*' tunnettu siitä, että muokkaussekvenssin alustus suoritetaan aina yhteyden alussa. «

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, • */ ·* tunnettu siitä, että muokkaussekvenssin pituutena j ,·, käytetään ylikehyksen pituutta. m Λ

· *“.* 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tilaajalle talletetaan uusi '[ 35 sekvenssi yhteyden ollessa aktiivinen. 16 97184

5. Menetelmä tilaajakohtaisen uudelleenmuokkauksen toteuttamiseksi tilaajaverkossa, joka käsittää - useita tilaajalaitteita (102), - useita tilaajapäätteitä (101), jolloin yhteen 5 tilaajapäätteeseen on kytketty ainakin yksi tilaajalaite (102) siirtoyhteyden (111) avulla, ja - useille tilaajapäätteille yhteisen keskusyksikön (103) , joka yhdistää tilaajalaitteet yleiseen puhelinverkkoon (104), 10 jossa tilaajaverkossa useiden tilaajapäätteiden ja keskusyksikön välinen tiedonsiirto tapahtuu aikajakoisesti peräkkäisissä siirtokehyksissä yhteisen siirtotien (110) kautta, ja jonka menetelmän mukaisesti - muodostetaan keskusyksikössä (103) tilaajakohtai-15 set uudelleenmuokkaussekvenssit ja kunkin uudelleenmuok- kaussekvenssin avulla uudelleenmuokataan vastaavan tilaajan dataa uudelleenmuokkauselimissä (65), tunnettu siitä, että verkon keskusyksikköön talletetaan tilaaja-päätteiltä puhelinverkkoon päin siirrettävän signaalin 20 siirtokehyksen aikavälejä vastaavien tilaajien uudelleenmuokkaussekvenssit ja että siirtokehyksessä kulloinkin vuorossa olevaa aikaväliä vastaavan tilaajan uudelleen-muokkaussekvenssiä luetaan keskusyksikössä oleville uudel-leenmuokkauselimille (65) kyseisen tilaajan datan uudel-25 leenmuokkaamiseksi tilaajan oman uudelleenmuokkaussekvens- **** sin avulla.

• · · • · « ’·* 6. Laitteisto tilaajakohtaisen muokkauksen toteut tamiseksi tilaajaverkossa, joka käsittää - useita tilaajalaitteita (102), 30. useita tilaajapäätteitä (101), jolloin yhteen : tilaajapäätteeseen on kytketty ainakin yksi tilaajalaite • · « Ί'./ (102) siirtoyhteyden (111) avulla, ja • · *!* - useille tilaa japäätteille yhteisen keskusyksikön (103), joka yhdistää tilaajalaitteet yleiseen puhelinverk-' :35 koon, 17 97184 jossa tilaajaverkossa useiden tilaajapäätteiden ja keskusyksikön välinen tiedonsiirto tapahtuu aikajakoisesti peräkkäisissä siirtokehyksissä yhteisen siirtotien (110) kautta, joka laitteisto käsittää verkon keskusyksikössä 5 (103) - elimet (51) tilaajakohtaisten muokkaussekvenssien muodostamiseksi, ja - muokkauselimet (67) tilaajan datan muokkaamiseksi kunkin vastaavan muokkaussekvenssin avulla, tunnet- 10. u siitä, että keskusyksikkö (103) käsittää lisäksi muistin (61), johon on talletettu siirtokehyksen aikavälejä vastaavien tilaajien muokkaussekvenssit, ja elimet (43, 63) kulloinkin vuorossa olevaa aikaväliä vastaavan tilaajan muokkaussekvenssidatan kytkemiseksi muistista 15 muokkauselimille (67) kyseisen tilaajan datan muokkaami seksi tilaajan oman muokkaussekvenssin avulla.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu muisti on RAM-muisti (61).

8. Laitteisto tilaajakohtaisen uudelleenmuokkauksen toteuttamiseksi tilaajaverkossa, joka käsittää - useita tilaajalaitteita (102), useita tilaajapäätteitä (101), jolloin yhteen tilaajapäätteeseen on kytketty ainakin yksi tilaajalaite 25 (102) siirtoyhteyden (111) avulla, ja - useille tilaajapäätteille yhteisen keskusyksikön • · · ’·1 ’ (103), joka yhdistää tilaajalaitteet yleiseen puhelinverk koon, jossa tilaajaverkossa useiden tilaajapäätteiden ja • « · 30 keskusyksikön välinen tiedonsiirto tapahtuu aikajakoisesti : peräkkäisissä siirtokehyksissä yhteisen siirtotien (110) • · · [i!.1 kautta, joka laitteisto käsittää verkon keskusyksikössä (103) - elimet (51) tilaajakohtaisten uudelleenmuokkaus- '•/•35 sekvenssien muodostamiseksi, ja 97184 18 - uudelleenmuokkauselimet (65) tilaajan datan uu-delleenmiseksi kunkin vastaavan uudelleenmuokkaussekvenssin avulla, tunnettu siitä, että keskusyksikkö (103) käsittää lisäksi muistin (61), johon on talletettu 5 siirtokehyksen aikavälejä vastaavien tilaajien uudelleen- muokkaussekvenssit, ja elimet (43, 64) kulloinkin vuorossa olevaa aikaväliä vastaavan tilaajan uudelleenmuokkausse-kvenssidatan kytkemiseksi muistista uudelleenmuokkauseli-mille (65) kyseisen tilaajan datan uudelleenmuokkaamiseksi 10 tilaajan oman uudelleenmuokkaussekvenssin avulla.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu muisti on RAM-muisti (61). • · · • · · • · · • « * ( « • · · • · « 1 · • · ♦ • · · · • · · • ♦ • · • · · 19 97184