Digitalsignal-Multiplexer
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Digitalsignal-Multiplexer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Digitale Sprachsignale und Daten mit Bitraten einer mittleren oder unteren Hierarchieebene, ins¬ besondere von Bitraten mit 2400, 4800 und 9600 bit/s werden über weite Distanzen vorzugswei¬ se in zeitmultiplexierter Form auf einer höheren Hierarchieebene, z.B. mit Bitraten von 64kbit/s oder einigen Mbit/s, übertragen. Ein zu diesem Zweck verwendeter Multiplexer und dessen Ein¬ satz in einem digitalen Datennetz ist aus St. Bürgin, P.A. Merz "MXB.2-Datenmultiplexer 64kbit/s der 2. Generation gemäss CCITT X.50" bzw. P.A. Merz "Digitales Datennetz für die Übertragung von 2400, 4800 und 9600 bit/s auf festgeschalteten Leitungen", Siemens Albis Berichte 3 (1987) S.9 ff. bzw. S.4 ff. bekannt. Der beschriebene Multiplexer MXB.2 ermöglicht es, fünf Einzelkanäle ä 9600, zehn Einzelkanäle ä 4800 oder zwanzig Einzelkanäle ä 2400 bit/s sowie, mit gewissen Einschränkungen, Kombinationen davon auf einen Summenbitstrom von 64 kbit/s zu multiplexie- ren. Der Datentransfer erfolgt dabei einzel- und vielfachkanalseitig enveloppen- bzw. rahmen¬ strukturiert. Bild 6 auf Seite 12 zeigt ein Mehrfachsystem mit vier Multiplexern MXB.2, die zu einem Mehrfachsystem zusammengeschaltet sind und von je zwei Multiplexer-, Taktzentralen-, Interface- sowie Überwachungsbaugruppen bedient werden. Jeder Multiplexer MXB.2 enthält vier Schnittstellenbaugruppen, die je fünf Einzelkanaischnittstellen aufnehmen können und die über einen seriellen Bus mit je zwei Kanalprozessor-Baugruppen verbunden sind. Die Flexibilität eines derartigen Mehrfachsystems ist dabei stark beschränkt. Die Kanalprozessor-Baugruppen sind über den seriellen Bus nicht miteinander verbunden und können nur auf maximal 4 X 5 Einzelka¬ naischnittstellen zugreifen. Die Wahlmöglichkeiten für die Bitraten der Einzelkanaischnittstellen sind beschränkt. Eine zulässige Neuanpassung dieses Mehrfachsystems an geänderte Anforde¬ rungen der Anwender bedingt jeweils einen hohen Entwicklungsaufwand und einen manuellen Zugriff auf meist dezentral lokalisierte Baugruppen. Der im System verwendete serielle Bus, der die Einzelkanaischnittstellen mit den Kanal Prozessoren verbindet, führt nebst Daten auch Adres¬ sen und ist folglich stark belastet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Digitalsignal-Multiplexer an¬ zugeben, der in Abhängigkeit von verschiedenen Systemkonstellationen frei konfigurierbar ist. Das Konfigurieren von mehreren dezentral lokalisierten Digitalsignal-Multiplexem soll von zentra¬ ler Stelle aus und innert kürzester Zeit erfolgen können. Der Datenverkehr zwischen Datenleitun-
gen gleicher und verschiedener Hierarchieebenen und Bitraten soll effizient und mit geringem Aufwand erfolgen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen an¬ gegeben.
Der erfindungsgemässe Digitalsignal-Multiplexer weist folgende Vorteile auf : Er ist durch eine ex¬ terne Kontrollstation schnell und beliebig konfigurierbar. Femer weist er eine optimale Flexibilität auf bezüglich Datentransfermöglichkeiten, Erweiterbarkeit und Akzeptanz von beliebigen Daten- transferraten. Er ist folglich auch universell anwendbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 Das Blockschaltbild eines Digitalsignal-Multiplexers mit verschiedenen internen
Multiplexer- und Schnittstellen-Baugruppen
Fig. 2 Eine interne Multiplexerbaugruppe
Fig.3 Eine interne Schnittstellenbaugruppe
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemässen Digitalsignal-Multiplexers, der einen Datenbus SH mit n Leitungen aufweist, auf den einzelkanalseitig zwei Schnittstellen-Baugruppen SSB-1, SSB-2 und vielfachkanalseitig zwei Multiplexer MXH-1, MXH-2 zugreifen, die über eine Schnittstelle EPIC-Z mit einem parallelen Datenbus DH verbunden sind. Der Datenbus DH weist dabei hohe, vorzugsweise normierte Datenübertragungsraten wie 64 kbit/s, 2 Mbit/s, 8 Mbit/s etc. auf. Nebst dem Multiplexer MXH-1 und der Schnittstellen-Baugruppe SSB-1, welche als Min¬ destbestückung des Digitalsignal-Multiplexers vorgesehen sind, können weitere Multiplexer MXH- Z bis zu einer maximalen Anzahl eingesetzt werden, die der Anzahl n Leitungen des Datenbusses SH entspricht (Z=n). Die Schnittstellen-Baugruppen SSB-1, SSB-2 weisen zehn Einzelkanal- , Schnittstellen EKS-11,..., EKS-25 auf, die Daten mit tieferen oder mittleren, vorzugsweise normier¬ ten Datenübertragungsraten wie 2400, 4800, 9600 bit/s über eine teilnehmerseitige Leitung em¬ pfangen oder absenden. Jeder Multiplexer MXH-Z bedient in der Folge eine beliebige Anzahl auf beliebigen Schnittstellen-Baugruppen SSB-X lokalisierten Einzelkanaischnittstellen EKS-XY, die unterschiedliche Datenübertragungsraten aufweisen dürfen. Der resultierende Datenstrom, der dem Multiplexer MXH-Z dabei zugeführt wird, entspricht jedoch maximal der Datenübertragungs-
rate des Datenbusses DH.
Die Daten werden durch die Multiplexer MXH-Z und die Schnittstellen-Baugruppen SSB-X bitwei¬ se seriell an eine der Leitungen des Datenbusses SH angelegt bzw. von dieser abgeholt. Eine derartige Zusammenschaltung aller Baugruppen MXH-Z und SSB-X auf einen durchgezogenen Datenbus SH ergibt eine maximale Flexibilität. So können nebst auf verschiedenen Schnittstellen- Baugruppen SSB-X lokalisierte Einzelkanaischnittstellen EKS-XY mit einem Multiplexer MXH-Z, auch verschiedene Einzelkanaischnittstellen EKS-XY oder Multiplexer MXH-Z untereinander Da¬ ten austauschen. Zur Erhöhung der Effizienz des Systems wird der Datentransfer auf den Leitun¬ gen des Datenbusses SH bidirektional vorgesehen. Der komplette Vorgang für das Auflösen und das Erstellen der Rahmenstrukturen der eintreffenden bzw. abzusendenden Daten, sowie für das zeitrichtige Anlegen und Abnehmen an bzw. von den Leitungen des Datenbusses SH wird einer in jeder Baugruppe MXH-Z, SSB-X enthaltenen Verwaltungseinheit über einen vorzugsweise paralle¬ len Kontrollbus CB in Abhängigkeit der vorhandenen Baugruppenkonfiguration mitgeteilt. Dies er¬ gibt den Vorteil, dass nach Änderungen in der Konfiguration der Baugruppen der Digitalsignal- Multiplexer von zentraler Stelle aus nahezu verzögerungsfrei an die neuen Gegebenheiten ange- passt werden kann. Falls z.B. die Einzelkanaischnittstellen EKS-13 und EKS-25 Daten mit gleicher Übertragungsrate an den Multiplexer MXH-2 übertragen und der Betrieb der ersten EKS-13 einge¬ stellt und die Übertragungsrate der zweiten EKS-25 verdoppelt wird, so kann der Digitalsignal- Multiplexer durch ensprechende Information an die Verwaltungseinheiten der betroffenen Bau¬ gruppen MXH-2, SSB-1 , SSB-2 schnell angepasst werden.
Fig.2 zeigt einen Multiplexer MXH-Z, der einen Konfigurations- und Alarmierungskontroller KAC-Z und einen Zykluszähler ZC, die über den Kontrollbus CB mit einer Programmier- und Kontrollsta¬ tion CTRL verbunden sind. Ferner enthält er einen Kanalaufrufspeicher KAR sowie einen über die Schnittstelle EPIC-Z mit dem Datenbus DH verbundenen Vielfachkanalkontroller VKC und einen Einzelkanalkontroller EKC. Die Kontroller EKC und VKC sind dabei über einen durch den Konfigu¬ rations- und Alarmierungskontroller KAC-Z gesteuerten Prozessorregister-Speicher PR miteinan¬ der verbunden. Der Kanalaufrufspeicher KAR ist mit dem Konfigurations- und Alarmierungskon¬ troller KAC-Z, dem Einzelkanalkontroller EKC, dem Zykluszähier ZC sowie einem Demultiplexer DD und einem Multiplexer UM verbunden. Der Demultiplexer DD sowie der Multiplexer UM sind einerseits mit dem Einzelkanalkontroller EKC und andererseits direkt bzw. über einen Pufferspei¬ cher UR mit dem Datenbus SH verbunden.
Die gezeigte Schaltung funktioniert wie folgt:
Der Vielfachkanalkontroller VKC synchronisiert auf Rahmen von Daten, die über den Datenbus DH und die Schnittstelle EPIC-Z eintreffen. Die in jedem Rahmen enthaltenen Daten werden nachfolgend in Einzelkanaldaten zerlegt und im Prozessorregister-Speicher PR ablegt. Einzel¬ kanaldaten, die im Prozessorregister-Speicher PR zum abschicken an den Datenbus DH bereit liegen, werden vom Vielfachkanalkontroller VKC entnommen, in einen Rahmen eingeschlossen und an die Schnittstelle EPIC-Z abgegeben. Im Prozessorregister-Speicher PR wird jedem Einzel¬ kanal pro Übertragungsrichtung, sowie dem Vielfach- und dem Einzelkanalkontroller für Alarmie- rungsmeldungen an den Konfigurations- und Alarmierungskontroller KAC-Z je ein Speicherbe¬ reich zugeordnet. Femer ist im Prozessorregister- PR sowie im Kanalaufruf-Speicher KAR ein Speicherbereich für Konfigurationsdaten für den Vielfach- und den Einzelkanalkontroller VKC, EKC vorgesehen. Diese Konfigurationsdaten werden dem Konfigurations- und Alarmierungskon¬ troller KAC-Z beim Aufstarten oder bei Änderungen des Systems jeweils über den Kontrollbus CB zugeführt, der sie nachfolgend in die Speicher PR und KAR einschreibt. Der Vielfach- und der Ein¬ zelkanalkontroller VKC, EKC überwachen den Ablauf des Datentransfers und legen allfällige Alar- mierungsmeldungen im Prozessorregister-Speicher PR ab. Diese werden durch den Konfigura¬ tions- und Alarmierungskontroller KAC-Z entnommen und an die Kontrollstation weitergegeben. Der Einzelkanalkontroller EKC verfügt pro Übertragungsrichtung über aufrufbare Einzelprogram- me, die für den bitweisen Einzelkanaldatentransfer sowie zur Generierung und Prüfung der einzel- kanalseitigen Rahmenstruktur dienen. Der Konfigurations- und Alarmierungskontroller KAC-Z schreibt Programm-Konfigurationsdateneinheiten in den Kanalaufrufspeicher KAR ein, die zyk¬ lisch, durch den Zykluszähler ZC getaktet, in den Einzelkanalkontroller EKC eingelesen werden und mittels denen pro Zyklus ein Einzel programm ausgewählt wird. Mit einem Einzelprogramm wird ein Einzelkanaldatenbit von einer der Leitungen des Datenbusses SH abgeholt und dem Pro¬ zessorregister-Speicher PR über den Multiplexer UM und den Einzelkanalkontroller EKC zuge¬ führt oder es wird ein durch den Vielfachkanalkontroller VKC bereitgestelltes Einzelkanaldatenbit dem Prozessorregister-Speicher PR entnommen und über den Einzelkanalkontroller EKC und den Demultiplexer DD einer der Leitungen des Datenbusses SH zugeführt. Für eine Datenübertra¬ gungsrate von 64 kbit/s pro Übertragungsrichtung läuft folglich mindestens 128'000 mal pro Se¬ kunde ein Einzelprogramm im Einzelkanalkontroller EKC ab. Damit der mit dem ausgewählten Einzelprogramm durchgeführte Transfer eines Einzelkanaldatenbits korrekt ablaufen kann, wer¬ den gleichzeitig zu den jeweiligen Programm-Konfigurationsdateneinheiten gehörige Steuerdaten vom Kanalaufrufspeicher KAR an den Demultiplexer DD sowie an den Multiplexer UM und den Pufferspeicher UR angelegt, so dass je nach anliegenden Steuerdaten der Demultiplexer DD das
Einzelkanaldatenbit vom Einzelkanalkontroller EKC an die richtige Leitung des Datenbusses SH übergibt oder dass das Einzelkanaldatenbit von der richtigen Leitung des Datenbusses SH nach Zwischenspeicherung im Pufferspeicher UR durch den Multiplexer UM an den Einzelkanalkontrol¬ ler EKC abgegeben wird. Einzelprogramme können ferner zur Überprüfung von einzelnen Bau¬ gruppen oder des gesamten Digitalsignal-Multiplexers dienen.
Die in Fig. 3 gezeigte Schnittstellenbaugruppe SSB-X enthält einen Konfigurations- und Alarmie¬ rungskontroller KAC-X und einen Zykluszähler ZC, die mit einem Kanalaufrufspeicher KAR und über den Kontrollbus CB mit der Programmier- und Kontrollstation CTRL sind. Der Konfigura¬ tions- und Alarmierungskontroller KAC-X ist ferner über eine Steuerieitung mit allen Einzelkanai¬ schnittstellen EKS-X1,...,EKS-X5 verbunden. Der Kanalaufrufspeicher KAR ist über eine weitere Steuerleitung mit den Einzelkanaischnittstellen EKS-X1,...,EKS-X5 sowie mit einem Demultiplexer UD und einem Multiplexer DM verbunden. Der Demultiplexer UD und der Multiplexer DM sind fer¬ ner mit dem Datenbus SH und über je eine Datenleitung mit den Einzelkanaischnittstellen EKS- X1 EKS-X5 verbunden.
Der Konfigurations- und Alarmierungskontroller KAC-X schreibt Konfigurationsdateneinheiten in den Kanalaufrufspeicher KAR ein, die zyklisch, durch den Zykluszähler getaktet, an die Einzelka¬ naischnittstellen EKS-XY und an die Multiplexer DM, UD angelegt werden. Einzelkanaldatenbits werden in der Folge von einer der Einzelkanaischnittstellen EKS-X1,...,EKS-X5 abgenommen und über den Demultiplexer UD an die jeweilige Leitung des Datenbusses SH oder umgekehrt von einer der Leitungen des Datenbusses SH entnommen und über den Multiplexer DM an eine der Einzelkanaischnittstellen EKS-X1,...,EKS-X5 übertragen. Der Kanalaufrufspeicher steuert die Multi¬ plexer DM und UD derart, dass die Einzelkanaischnittstellen EKS-X1,...,EKS_X5 für den Daten¬ transfer jeweils mit der richtigen Leitung des Datenbusses SH verbunden werden. Die Steueriei¬ tung, mit welcher der Konfigurations- und Alarmierungskontroller KAC-X mit allen Einzelkanai¬ schnittstellen EKS-X1,...,EKS-X5 verbunden ist, dient zur Initialisierung dieser Baugruppen EKS- X1,...,EKS-X5, sowie zur Entgegennahme von Zustands- und Alarmmeldungen.
Damit das synchrone Zusammenwirken der Multiplexer MXH-Z und der Schnittstellenbaugruppen SSB-X gewährleistet ist, werden deren Zykluszähler ZC gemeinsam gestartet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Datenbits zeitrichtig und daher kollisionsfrei auf die Leitungen des Daten¬ busses SH plaziert bzw. von diesen Leitungen wieder abgenommen werden.