DE2513606A1

DE2513606A1 - Nachrichtenuebertragungssystem zur uebertragung von nachrichten zwischen waehlbaren endstellen mittels eines durch netzknoten verknuepften maschennetzes

Info

Publication number: DE2513606A1
Application number: DE19752513606
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Rer Nat Boerner; Peter Dr Techn Russer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-03-27
Filing date: 1975-03-27
Publication date: 1976-10-07

Description

"Nachrichtenübertragungssystem zur Übertragung von Nachrichten zwischen wählbaren Endstellen mittels eines durch Netzknoten verknüpften Maschennetzes" Die Erfindung betrifft ein NAchrichtenübertragungssystem zur tbertragung von Nachrichten zwischen wählbaren Endstellen mittels eines durch Netzknoten verknüpften Maschennetzes, wobei die Grundstruktur des Netzes aus elementaren Ringen mit Knoten und zwischen den Knoten liegenden gerichteten Ubertragungsleitungen gebildet ist und an einem Knoten jeweils mehrere elementare Ringe angeschlossen sind, bei dem den elementaren Ringen jeweils eine Adresse zugeordnet ist, derart, daß der Betrag der Ringadressendifferenz mit dem Abstand der Ringe wächst, bei dem in die Ubertragungsleitungen eines jeden Ringes eine Vielzahl von Abzweigungen mit mindestens einer Endstelle eingefügt sind, bei dem die Abzweigungen in freien Zeitabschnitten einer an sie angeschlossenen Ubertragungsleitung in die abgehende Richtung Datenblöcke, versehen mit der Adresse der empfangenden Endstelle senden und die für ihre Endstellen bestimmten Datenblöcke aufgrund der im Datenblock enthaltenen Endstellenadresse aus einer an sie angeschlossenen ankommenden tibertragungsleitung entnehmen.
Die Erfindung geht aus von einem Nachrichtensystem der eingangs genannten Art, das in den Arbeiten von R.L. Graham, H.O. Pollak, 3.S.T.J. 50, S. 2495 bis 2519, Okt. 1971, WOn the adressing problem for loop switching" beschrieben ist.
Dieses bekannte System hat jedoch den Nachteil, daß in jeder Schleife ein starrer Zeitrahmen vorliegt, daß in geschlossenen Schleifen mittels aufwendiger Speicher und Steuerung ein Laufzeitausgleich für die Zeitrahmen erforderlich ist und daß in den Netzknoten ebenfalls umfangreiche Zwischenspeicher erforderlich sind, um in vielfach vermaschten Netzen eine Synchronität der Zeitrahmen zu erzielen. Die Netzknoten sind derart awsgebildet, daß Datenblöcke stets gemäß der Hamming-Distanz in die optimale Richtung geleitet werden und, falls das nicht möglich ist, in ebenfalls aufwendigen Speichern zwischengespeichert werden.müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das System der eingangs genannten Art. zu verbessern. Insbesondere sollen die umfangreichen Speicher in den Netzknoten eingespart werden. Die Ubertragung der Datenblöcke von einer Schleife zur anderer soll vereinfacht werden. Dabei sollen Datenblöcke, welche auf dem optimalen Verbindungsweg wegen Belegung einer tbertragungsleitung nicht weitergeleitet werden können, möglichst nicht verlorengehen.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannte Erfindung gelöst.
Es ist nunmehr möglich, bei einem System der eingangs genannten Art die aufwendigen Speicher in den Knoten einzusparen.
Ein Iaufzeitausgleich innerhalb einer Schleife ist nicht mehr erforderlich. Das Netz ist Jederzeit in einfacher Weise erweiterbar. Die Datenblöcke werden zwar wie im bekannten System automatisch von den Knoten in Richtung auf die,gerufene Endstelle geleitet, jedoch erfolgt bei belegter Ubertragungsleitung gemäß der Erfindung eine Weiterleitung des Datenin blocks im Knoten auf einen Umgehungsweg/eine andere Richtung. ihrer verringerung Die im Datenblock mitgeführte Löschzahl und die Möglichkeit/ bei ungünstiger Weiterleitung bewirkt in vorteilhafter Weise daß das Nachrichtensystem nicht von Datenblöcken, die bei stark belegtem Netz vom optimalen Weg zu weit abweichen, überschwemmt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Systems sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 verfügt man über ein Netz mit UTertragungsleitungen hoher Ubertragungskapazität und die Wahrscheinlichkeit, daß ein Datenblock die gerufene Endstelle nicht findet, ist außerordentlich gering.
An den Abzweigungen zu den Endstellen können verschiedene Teilnehmerdienste, wie z. B. Fernsprechen, Bildfernsprechen und Datenübertragung angeschlossen werden.
Die Knoten des erfindungsgemäßen Systems sind,insbesondere unter Verwendung der integrierten Schaltungstechnik, räumlich in so klein aufzubauen, daß sie7ibzweigungen für die Endstelle(n) eingebaut werden können, so daß die Kosten für die Erweiterung des Netzes niedrig bleiben.
Wird die Anzahl der ankommenden Ubertragungsleitungen gleich der Anzahl der abgehenden Vbertragungsleitungen im Knoten ge.
wählt, so steht für jeden ankommenden Datenblock stet eine abgehende Übertragungsleitung zur Verfügung und eine Weiterleitung des Datenblockes ist ohne längere Zwischenspeicherung oder Verlust des Datenblocks möglich.
An einer Abzweigung kann eine größere Anzahl von Endstellen a@geschlossen werden und es ist zweckmäßig, wenn zwischen den an einer Abzeigung angeschlossenen Endstelle eine direkte Vermittlung erfolgt, so daß der Nachrichtenaustausch dieser Endstellen untereinander das flaschennetz nicht belastet.
Im allgemeinen haben die verschiedenen Teilnehmerdienste Ausgänge mit unterschiedlicher Datenblocklänge oder Datenblockfolge. Fur die Weiterleitung der Datenblöcke in den Knoten ist es daher von Vorteil, wenn die Datenblöcke eine Information über die Datenblocklänge enthalten. Diese Information kann jedoch eingespart werden, wenn die verschiedenen Teilnehmerdienste mit gleicher Datenblocklänge arbeiten.
Infolge der unterschiedlichen Wege, die die Datenblöcke zwischen den einen Nachrichtenaustausch führenden Endstellen zurückkönnen . ~ ~ legen/ ist ihre Laufzeit im allgemeinen unterschiedlich. Bei grö3eren Entfernungen zwischen den Endstellen ist es sogar möglich, daß die ursprüngliche Datenblockfolge verloren geht.
Daher sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung es vor, daß die Datenblöcke von der sendenden Abzweigung fortlaufend numeriert werden und von der empfangenden Abzweigung in die richtige Reihenfolge und den richtigen zeitlichen Abstand gebracht werden.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Nachrichten in Form von im Vergleich zur Laufzeit der einzelnen Datenblöcke langen Datenblöcke mit großem zeitlichen Abstand gesendet. Ist dadurch der jeweilige Datenblockabstand größer als die maximalen zu erwartenden Lauf zeitschwankungen, so kann der Aufwand für die vorgeschlagene Numerierung der Datenblöcke der sendenden Endstelle und die Sortierung der Datenblöcke in der empfangenden Abzweigung entfallen.
Es ist günstig, in dem vorgeschlagenen System in den Abzweigungen Einrichtungen vorzusehen, die die laufenden Gebühren für die jeweiligen an die Abzweigungen angeschlossenen Endstellen zählen und speichern. Das Gebührenamt kann dann aufgrund eines von ihm gesendeten Datenblocks den jeweiligen Zählerstand abfragen.
Die Gebühr für die Benutzung des Systems wird zweckmäßigerweise nicht nur proportional der Gesprächsdauer, sondern auch proportional der von der sendenden Abzweigung ermittelten Ringadressendifferenz gewahlt und der Gebührenstand von der Abzweigung in das Endgerät übertragen und dort dem Teilnehmer angezeigt.
Durch Sampling-Leitungen, wie sie beispielsweise in R. Schwarte "Zur Messung der Kurvenform einmaliger, zugleich im Subnanosekundenbereich- und Millivoltberein ablaufender Vorgänge mittels der Samplingtechnik" Dissertation, T.K. Aachen 1972, beschrieben sind, können Multiplexer und Demultiplexer ii Gbit/s-Bereich für die Abzweigungen realisiert werden.
Eine große Anzahl von Endstellen mit üblichen Anschlußleitungen läßt sich in einfacher Weise an das erfindungsgemäße System anschließen, wenn vollständige Beitungsringe örtlich, z. B. in einer bereits vorhandenen Vermittlungstelle, konzentsiert sind.
Anspruch 16 gibt schließlich eine zweckmäßige Ausbildung eines Knotens für das erfindungsgemäße System an. In jedem Knoten befinden sich folglich Laufzeitspeicher, Entscheidungseinheiten, eine Steuerung und eine Verknüpfungsschaltung zum Verknüpfen der ankommenden mit einer der abgehenden Ubertragungsieitungen.
Hierbei ist es gegebenenfalls zweckmäßig, häufig durchzuschaltenden Ubertragungsleitungen den Vorrang zu geben. Das kann aufgrund von Erfahrungen durch eine feste Zuordnung erfolgen oder von der Steuerung in Abhängigkeit von der statistischen Verteilung optimaler Verbindungen ermittelt und entsprechend gesteuert werden.
Zur Entla.+lng des Systems durch Nachrichten, die über größere Entfernungen geleitet werden, können auch weit entfernt liegende Knoten durch zusätzliche Ubertragungsleitungen für beide Ubertragungsrichtungen direkt miteinander verbunden werden.
Das System läßt sich ferner in vorteilhafter Weise so ausbilden, daß Endstellen mit wichtigen Nachrichten auch bei starkem Nachrichtenverkehr eine Verbindung untereinander herstellen können.
Hierzu sind in deren Abzweigungen Einrichtungen «,orgesehen, die den Datenblöcken dieser Endstellen eine höhere Löschzahl als ublich geben.
Auch die Einstellbarkeit der Schranke für das Löschen eines Datenblocks in den Knoten auf Werte > 0 ist günstig zur Freihaltung bestimmter wichtiger Verbindungswege. Das System ist folglich außerordentlich flexibel und soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 Topologische Grundstruktur des Maschennetzes mit Knoten, Ringen und an diesen angeschlossenen Abzweigungen.
Figur 2 Topologische Grundstruktur des Elaschennetzes mit einer zusätzlichen Verbindung zwischen zwei Knoten.
Figur 3 Erweiterung eines Ringes durch mehrere Ringleitungen.
Pigur 4 Erweiter'rng des Netzes durch Einfügen weiterer Ringe in einen elementaren Ring.
Figur 5 Struktur eines Datenblocks.
Figur 6 Blockschaltbild eines Knotens.
Figur 7 Blockschaltbild einer Abzweigung mit Endstelle.
Abbildung 1 zeigt die topologische Grundstruktur des Easchennetzes. Es besteht in diesem einfachen 3eispiel aus ele-entaren Ringen mit jeweils vier Knoten und zwischen den Knoten liegenden gerichteten Ubertragungsleitungen. An einem Knoten sind jeweils vier elementare Ringe angeschlossen. Jedem elementaren Pjng ist jeweils eine binäre Adresse zugeordnet, derart, daß der Betrag der Ringadressendifferenz mit dem Abstand der Ringe wächst. Die Durchaumerierung der Ringe ist so gewählt, daß jeweils vier elementare Ringe in einem gemeinsamen Knoten, beispielsweise Knoten 23, zu einem Ring 1. Ordnung zusammengefaßt sind. Dieser Ring 1. Ordnung umfaßt also im gewählten 3eispiel die elementaren Ringe 0010, 1010, 0110, 1110 und seine Leitungen gehen durch die Knoten 12, 13, 14, 24, 34, 33, 32 und 22.
Die Xage der vier Elementarringe innerhalb des Ringes 1. Ordnung wird durch zwei Binärziffern angegeben, von denen die erste die horizontale und die zweite die vertikale Lage des Elenentarringes 1. Ordnung angibt. Bei den beiden linken Elementarringen ist das erste Bit folglich eine 0, bei den beiden rechten Elementarringen das erste Bit eine 1. Bei den beiden oberen Elementarringen ist das zweite Bit eine 0, bei den beiden unteren eine 1.
Vier Ringe 1. Ordnung werden nun in gleicher Weise zu einem ß ng 2. Ordnung verknüpft. Er erstreckt sich im gezeigten Beielementaren Ringe zwischen den spiel über dieJEnoten 10 bis 14, 24, 34, 44, 54, 50 bis 53, 40, 30 und 20. Die Ringadresse Oi = 0 0 11 gehört zum Beispiel entsprechend der ersten Null zum linken,eentsprechend der zweiten Null zum oberen Elementarring des(entsprechend der an dritter Stelle stehenden 1)rechten und(entsprechend der an vierter Stelle stehenden 1) unteren Ringes 1.Ordnung eines durch nachfolgende Bits noch näher zu lokalisierenden Ringes zweiter Ordnung.
Reale Netze müssen nicht geometrisch, sondern nur topologisch mit den in Abbildung 1 dargestellten Netz identisch sein.
Insbesondere ist es im allgemeinen nicht der Fall, daß die beiden in Gegenrichtung verlaufenden Übertragungsleitungen eines Zweiges der gleichen Trasse folgen. Da die beiden Ubertragungsleitungen verschiedenen Ringen angehören und verschiedene Abzweigungen mit ihren Endstellen daran angeschlossen sind, verlaufen die Übertragungsleitungen auch räumlich getrennt.
Aus der Zielringadresse, also der Adresse des Ringes an welchem die Abzweigung der gerufenen Endstelle liegt, und der Ringadresse des Ringes, in der die Nachricht sich gerade befindet, läßt sich die Richtung bestimmen, die für die Weiterleitung jeder in einen Knoten einlaufenden Nachricht optimal ist. Nach Abbildung 1 ist die Adresse eines jeden Elementarringes durch eine Bitfolge a0b0a1b1a2b2......anbn (1) gegeben, wobei die durch a0, a1,.....an (2) gekennzeichneten Bits die horizontale Lage und die durch bo, b1, ..... bn (3) gekennzeichneten Bits die vertikale Lage des Ringes in einem Ring höherer als n-ter Ordnung angeben.
Die Binärziffern a0....an werden in der Binärzahl A = 20a0 + 21a1 + ........2nan (4) zusammengefaßt. Ebenso gilt B = 20b0 + 21b1 + 22b2 + ........2nbn (5) Wenn das größte Gebilde ein Ring(n+1)ter Ordnung ist, so gibt das Zahlenpaar (A,B) genau die Lage eines Elementarringes innerhalb des Ringes 1.Ordnung an.
Zur das Zahlenpaar (A,B) soll die Abkürzung C verwendet werden. C wird als Ringkoordinatenpaar bezeichnet. Die Ringkoordinatendifferenz zweier Ringkoordinaten Ci und Dij = (A, B) = Ci - Cj (6) ist dadurch definiert, daß mit Ci = (Ai/Bi) und Cj = (Aj/Bj) A' = Ai - Aj (7) B' = Bi - Bj gilt. Man kann nun jeder im Netz befindlichen Nachricht eine Koordinatendifferenz DZX = CZ - CX (9) zuordnen, wobei CZ das Koordinatenpaar des Zielringes ist und das Koordinatenpaar des elementaren Ringes, in dem sich die Nachricht gerade befindet. DZX besteht aus dem Zahlenpaar (AZ - AX, BZ - Aus Gl. (9) folgen die wichtigen Eigenschaften DXX = (0, 0), (10) DXY = -DYX, (11) Dzy + DYX = DZX (12) Die Koordinatendifferenz wird als Ringadressendifferenz von jeder im Netz laufenden Nachricht mitgeführt. Beim Obergang vom Ring X in den Ring Y wird von der Koordinatendifferenz DZX die Koordinatendifferenz Dxx abgezogen bzw. die Koordinatendifferenz DXY addiert und man erhält nach Gl. (12) dadurch die neue Koordinatendifferenz DZY als Ringadressendifferenz. /Aus Gl. (9) folgt, daß die änderung der Koordinatendifferenz, die die Nachricht mit sich führt, zwischen zwei Ringen, die von einer Nachricht durchlaufen werden, nur von den Adressen der beiden Ringe abhängt und nicht vom Weg, auf dem die Nachricht von einem Ring zum anderen gelangt ist. Wird also eine Nachricht in den Ring S gegeben und ist die Zielkoordinatendifferenz zum Zielring Dzs, so wird die Nachricht, wenn sie sich nach einer Zeit in irgendeinem elementaren Ring X befindet, die Koordinatendifferenz DZX mit sich führen, die unabhängig vom Weg ist, auf dem die Nachricht vom Ring S nach Ring X gelangt ist.
Den Koordinatendifferenzen wird nun eine Metrik in der Weise aufgeprägt, daß jeder Koordinatendifferenz DYX ein Abstand #YX zugeordnet ist und daß die Bedingungen An - O (13) #YX = #XY #ZX # #YX + #ZY erfüllt sind. hyZ ist eine reelle, nicht negative Zahl. Der Abstand kann durch #ZX = AZ - AX + BZ - BX oder durch #ZX = (AZ - AX)2 + (BZ - BX)2 (17) oder in irgend einer anderen Weise, die die G1. (13), (14) und (15)erfüllt, definiert sein, Wird eine im Netz laufende Nachricht in den Knoten so übergeleitet, aaß der Abstand #ZX weils verringert wird, so läuft die Nachricht zum Ziel. Dabei erfolgt die Weiterleitung der Nachricht in jedem Knoten aufgrund lokaler Entscheidungen.
Die horizontale und vertikale Differenzen können in der Nachricht ineinander verschachtelt mitgeführt werden oder aber aufeinanderfolgend in der Form a0a1.....anan+1 b0b1.....bnbn+1 Die Weiterleitung und die Änderungen der Ringadressendifferenzen eines Datenblocks sollen nun anhand eines einfachen Beispiels und der Figur 1 erläutert werden. Zur Vereinfachung möge der Datenblock innerhalb eines Ringes 1.Ordnung laufen, da dann lediglich vier Binärstellen für eine Ringadresse zur Erläuterung des Verfahrens ausreichen. Beispielsweise sei ein Datenblock, der im Ring CO s 0 0 0 0 von der Abzweigung Ao ausgesendet wird, für eine Endstelle im Ring C5 - 1 0 0 1 bestimmt.
Hierzu versieht die Abzweigung Ao den Datenblock mit der Ringadressendifferenz, die sie aus den Ringadressen C) und C0 wie folgt ermittelt: Für CO = (A0/B0) ist aO = bo = a1 = b1 s 0, also C0 = (o, o).
Für C5 = (A5/B5) ist a0 = 1, b0 = a1 = 0, b1 = 1 und somit gemäß Gleichung 4 bei binärer Schreibweise A5 = 1 + 0 =1 Die weiteren Glieder a2b2... entfallen, da in diesem einfachen Beispiel die Verbindung innerhalb eines Ringes 1. Ordnung erläutert wird und dadurch eine 4-stellige Binärzahl zur Wegfindung ausreicht.
Nach Gl. (5) ist in binärer Schreibweise B5 I 0 + 10 = 10 und somit 5 = (A5/B5) = (1,10) Nach Gl. (9) ist nun die von der Abzweigung A0 ermittelte Ringadressendifferenz D50 = C5 - C0 = (1/10) - (0/0) = (1/10) Diese wird dem Datenblock als Binärzahl, beispielsweise in der Form 0 1 1 0 mitgegeben.
Gemäß Figur 1 gelangt der Datenblock zum Knoten 21. Dort stehen zur Weiterbildung Ringe mit den Adressen C0 = 0 0 0 0, C1 = 0 1 0 O, C2 P 1 0 0 0 und C3 = 1 1 0 0 zur Verfügung.
Im Knoten liegen diese Adressen gemäß den Gl. (4) und (5) als Ringkoordinatenpaare C0 = (0/0), C1 = (0/1), C2 = (1/0), C3 = (1/1) vor und je nach ankommender und abgehender Ubertragungsleitung kann der Knoten die Ringkoordinatendifferenzen bei der jeweiligen Überleitung entsprechend den Gl. (6) bis (8) ermitteln.
So ist z. B.
XY = D12 = C1 - C2 = (-1,1) oder DC0 = C0 - C0 = (0,0 D10 = C1 - C0 = (0,1) Die Einrichtungen des Knotens bilden nun mit der Ringadressendifferenz D50 = (1/10) des Datenblocks den jeweiligen Abstand #ZY gemäß Gl. (16), wobei ist #ZY = D50 - DXY und erhalten die Binärwerte: #50 = D50 - DC0 = 1 - 0 + 10 - 0 = 11 #51 = D50 - D10 = 1 - 0 + 10 - 1 = 10 #52 = D50 - D20 = 1 - 1 + 10 - 0 = 10 #53 = D50 - D30 = 1 - 1 + 10 - 1 = 1 Den kleinsten Wert hat #53. Daher wird der Datenblock in den Ring mit der Adresse C3 . (1/1) weitergeleitet. Vorher wird jedoch im Knoten 21 seine ursprüngliche Ringadressendifferenz D50 = (1/10) gemäß Gl. (12) in eine neue Ringadressendifferenz D53 geändert.
D53 = DZY = DZX - DYX = D50 - D30 = (1/10) - (1/1) D53 = (0/1) als Binärzahl 0 0 0 1 für den Datenblock.
Mit dieser Ringadressendifferenz erreicht der Datenblock gemäß Figur 1 den Knoten 31. Dort stehen die Wege in die Ringe C1 = O 1 0 0, C3 = 1 1 0 0,C4 = 0 0 0 1 und C5 = 1 0 0 1 zur Verfügung. Als Ringkoordinatenpaare geschrieben sind C1 = (0/1), C3 = (1/1), C4 = (0/10), C5 = (1/10).
Die Überleitungskooridnatendifferenzen sind D13 = (1/0), D33 = (0/0), D43 = (1,1), D53 = (0,1), und die Abstände zum Zielring mit der neuen Ringadressendifferenz D 53 = (0/1) des Datenblocks: D53 - D13 = 0 + 1 + 1 - 0 = 2 D53 - D33 = 0 - 0 + 1 - 0 = 1 D53 - D43 = 0 + 1 + 1 - 1 = 2 D53 - D53 = 0 - 0 + 1 - 1 = 0 Der Datenblock wird folglich vom Knoten 31 in den Zielring C5 geleitet, hat dort die Ringadressendifferenz 0 und läuft im Ring C5 so lange, bis er von einer Abzweigung dem Ring entnommen wird.
Ist das Gesamtnetz ein Ring n-ter Ordnung, so sind für die horizontalen und vertikalen Ringadressendifferenzen maximal 2(n+l) Bit erforderlich, nämlich 2n Bit für die Beträge der Differenz und 2 Bit für das Vorzeichen.
Für den Fall, daß sich die Nachricht und ihr Ziel im gleichen Ring m-ter Ordnung befinden, reichen bereits 2(m+1) Bit zur Darstellung der Adressendifferenz aus. Da gerade bei Ortsverbindungen zwei Endstellen in einem gemeinsamen Ring wesentlich niedriger als n-ter Ordnung liegen, ist es günstiger, zuerst die Stellenzahl der Ringadressendifferenz und dann ihre 2m+2 Stellen zu übertragen. Die Nachricht wird zweckmäßigerweise Blockweise als Datenblock übertragen, wobei ein Datenblock u. a. aus einem Adressenteil, der aus der Ringadressendifferenz und aus der Adresse der Endstelle innerhalb des Zielringes besteht. Beim Wählen der Nummer der gewünschten Endstelle wird bereits in der Abzweigung der rufenden Endstelle die Ringadressendifferenz zwischen Zielringadresse und Ringadresse der rufenden Endstelle gebildet und dem Datenblock einschließlich der Nachricht mitgegeben. Während des Laufes des Datenblocks wird die Ringadressendifferenz ständig reduziert, bis im Zielring der Datenblock nurmehr die innerhalb des Zielringes gültige Endstellenadresse und die Nachricht mit sich führt.
Die endstellen E sind an eine Ubertragungsleitung des Nachrichtenübertragungssystms gemäß Figur 1 jeweils über Abzweigungen A, die in jeweils eine Übertragungsleitung eingefügt sind, angeschlossen. In die Ubertragungsleitungen eines jeden Ringes kann eine Vielzahl ron Abzweigungen mit mindestens einer Endstelle eingefügt sein. An die Abzweigungen kannen verschiedene Teilnehmerdienste, wie beispielsweise Fernsprechen, Bildfernsprechen oder Datenübertragungsgeräte angeschlossen sein. Am Beispiel des Knotens 31 ist gezeigt, daß dieser gleichzeitig als Abzweigung ausgebildet ist und in diese als Knoten ausgebildete Abzweigung mehrere ankommende und ebenso viele abgehende Vbertragungsleitungen münden.
Bei der Netzstruktur nach Abbildung 1 kann ein Datenblock im Netz nur über aneinander grenzende elementare Ringe weitergeleitet werden. Um das Netz nicht zusätzlich durch Datenblöcke zu belasten, die über größere Entfernungen geleitet werden sollen, ist es zweckmäßig, zwischen einzelnen weiter entfernt liegenden Knoten des Netzes zusätzliche VS ertragungs le itungen für beide Übertragungsrichtungen einzuführen. topologische Grundstruktur eines derartigen Maschennetzes mit einer zusätzlichen Verbindung zwischen zwei Knoten zeigt Figur 2. Dort sind die beiden entfernt liegenden Knoten K1 und E2 durch je eine tibertragungsleitung für beide Ubertragungsrichtungen verbunden. Diese, durch die zusätzlichen Vbertragungsleitngen gebildeten Netzzweige erfordern, wenn daran keine Endstellen angeschlossen sind, keine eigenen Adressen. Es ist wichtig, daß bei allen Netzerweiterungen die Anzahl der in einem Knoten ankommenden Ubertragungsleitungen gleich der von dem Knoten abgehenden Übertragungsleitungen ist.
Die Entscheidung, ob ein Datenblock, der im Knoten K1 Rankommt, in einen am Knoten K1 angrenzenden elementaren Ring weitergeleitet wird oder über die zusätzliche Verbindungsleitung zum Knoten K2 weiterläuft, ist eine lokale Entscheidung der Einrichtungen im Knoten K1 und kann zum Beispiel in folgender Weise getroffen werden: Die Ringadressendifferenz zwischen Zielringadresse und Momentanringadresse des Datenblocks, der in den Knoten K1 einläuft wird mit der Summe der Ringadressendifferenzen vom Knoten K1 zum Knoten K2 und vom Knoten E2 zum Zielring verglichen.
Nach Gl. (i5) ist die Summe der Ringadressendifferenzen vom Knoten K1 zum Knoten K2 und vom Knoten E2 zum Zielring immer größer als die direkte Ringadressendifferenz. Da jedoch die Fortleitung des Datenblocks über die zusätzliche Verbindungsleitung günstiger ist, wird ein konstanter Betrag zugelassen, um den die Summe der Ringadressendifferenzen vom Knoten X1 zum Knoten E2 und vom Knoten K2 zum Zielring größer sein darf als die direkte Ringadressendifferenz vom Knoten K1 zum Zielring.
Solange dieser Betrag unterschritten wird, ist es günstiger, den Datenblock über die zusätzliche Verbindungsleitung zu leiten. Das Netz kann durch ganze Hierarchien verschieden langer zusätzlicher Verbindungsleitungen in der gezeigten Weise erweitert werden.
An jeden elementaren Ring ist eine größere Anzahl von Endstellen über Abzweigungen anschließbar. Erreicht die Anzahl der Endstellen an einem elementaren Ring eine nicht mehr vertretbare Größe, so ist eine Erweiterung des Netzes erforderlich. Eine Erweiterungsmöglichkeit besteht beispielsweise darin, daß zunächst nicht allen möglichen Ringadressen konkrete Ringe zugeordnet werden.
Wird als niedrigste Ringordnung ein Ring 1.Ordung gewahlt, dann lassen sich später aus diesem vier Ringe nullter Ordnung bilden und so in diesem Gebiet die vierfache Anzahl von Endstellen unterbringen.
Es ist aber auch möglich, jeden vierten Ring jeder Ordnung unbelegt zu lassen. Es werden dann drei Ringe nullter Ordnung zu einem Ring 1. Ordnung zusammengefaßt, drei Ringe 1 Ordnung zu einem Ring zweiter Ordnung usw. . Muß das Netz in einem bestimmten Gebiet erweitert werden, so werden zunächst weitere Ringe nullter Ordnung eingeführt, dann weitere Ringe 1. und später höherer Ordnung.
Eine andere Möglichkeit, das Netz zu erweitern besteht darin, gemäß Figur 3 zusätzliche Ringe in einem elementaren Ring einzufügen. In diesem Fall wird bei voller Auslastung eines Ringes nullter Ordnung der Ring durch vier Ringe - 1.Ordnung ersetzt usw. . Bei diesem Verfahren gleiten nicht nur die höchsten, sondern auch die niedrigsten Stellen der Ringadresse, weshalb von den Stellen der Ringadresse die höchste und niedrigste mit Stelle im DatenblocK7Eertragen werden muß. Dies kann beispielsweise in an sich bekannter Weise durch die Länge der Binärzahl und die Lage des Dezimalpunktes erfolgen. Das Netz ist nachdiesem Verfahren ohne vorausgeplante Reserve beliebig erweiterbar.
Ist die Stellenanzahl der Endstellenadressen innerhalb eines Ringes nicht festgelegt, so kann die Anzahl der Endstellen in auch einem Ring/üDer die Stellenanzahl ihrer Adresse beliebig erweitert werden. Ein Ring wird dann zweckmäßigerweise so erweitert, daß mehrere parallele Ubertragungsleitungen, wie Figur 4 zeigt, als Ring verlegt werden.
Hat ein Datenblock den Zielring errreicht, so hat er die Zielringadressendifferenz bereits beim Einlaufen in den Zielring verloren. Die Abzweigung des gerufenen Teilnehmers erkennt beim Einlaufen des Datenblocks in die Abzweigung aufgrund der dem Datenblock mitgegebenen Endstellenadresse den für sie bestimmten Dat:enblock, schleift ihn aus der ankommenden Ubertragungsleitung aus und leitet ihn aufgrund der Endstellenadresse zur gerufenen Endstelle weiter.
Die Abzweigungen können in beliebiger Reihenfolge in einem elementaren Ring eingefügt sein. Sind, wie in Figur 4 gezeigt1 menrere Ubertragungsleitungen in einem Ring parallel verlegt, so ist es von Vorteil, auch in die Endstellenadressen eine Systematik zu bringen, die es dem Datenblock ermöglicht, innerhalb des Ringes möglichst schnell die gewünschte Endstelle zu erreichen.
In Figur 4 sind vier Übertragungsleitungen in einem Ring angeordnet. Der Ring ist durch Konten K3 bis K10 in echt Segmente unterteilt, wobei in den Knoten der Ubergang von jeder der vier Ubertragungsleitungen zu jeder anderen Übertragurgsleitung des Ringes möglich ist. In den Knoten K31 E5, E7 und K9 ist auch ein Ubergang zu anderen Ringen möglich.
Es kennen nun zunächst die Segmente, dann die Ubertragungs leitungen und schließlich die Endstellen eines Ringes durchnumeriert werden. Die Endstellenadressen setzen sich dann aus einer Segmentadresse, einer der Ubertragungsleitung zugeordneten Adresse und der eigentlichen Teilnehmeradresse zusammen.
Die Adressen werden zweckmäßigerweise so metrisiert, daß aufgrund lokaler Entscheidungen in den Knoten K3 bis K10 die Datenblöcke in der günstigeren der beiden Ubertragungsrichtungen in das Zielsegment und beim Einlauf in das Zielsegment auf die Zielleitung, an welche die Abzweigung der gesuchten Endstelle angeschlossen ist, geleitet wird.
Läuft beispielsweise der Datenblock in das Zielsegment auf einer Ubertragungsleitung ein, an welcher die gesuchte Abzweigung nicht liegt, da die Abzweigung an einer entgegengesetzt gerichteten Ubertragungsleitung liegt, so durchläuft der Datenblock zunächst die Ubertragungsleitung des Zielsegments bis zum nächsten Knoten und wird von diesem in die gewünschte Zielleitung umgeleitet.
Die Datenblöcke werden von den Abzweigungen völlig asynchron in einen elementaren Ring eingespeist und laufen auch im gesamten erfindungsgemäßen Nachricht enübertragungs system völlig asynchron. Lediglich innerhalb eines jeden Datenblocks bestehen feste Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen Bitsdes Datenblocks. Die Datenblöcke selbst können aber zueinander eine willkürliche Zeitlage haben. Bei der Regeneration der Datenblöcke in Leitungsrepeatern, die in die gerichteten Ubert;ragungsleitungen eingeschaltet sind, wird der Repeatertakt vom ersten Impuls eines jeden ankommenden Datenblocks getriggert.
Die Bitfolgefrequenz der Datenblöcke ist im Netz, abgesehen von einer zugelassenen Toleranz, einheitlich. Die Phasenlage der Bitraster, der von den unterschiedlichen Endstellen stammenden Datenblöcke ist jedoch willkürlich.
Aus der vom Datenblock mitgeführten Ringadressendifferenz wird beim Einlauf des Datenblocks in einen Knoten die Hirarc:hie der günstigsten Ubertragungsleitungen für die Weiterleitung des Datenblocks bestimmt.
Es kann nun sein, daß die optimale Ubertragungsleitung bereits belegt ist. In diesem Fall wird der Datenblock über zweit- oder drittgünstigste Ubertragungsleitungen weitergeleitet. Um eine störungsfreie Verknüpfung der ankommenden Ubertragungsleitungen mit den abgehenden sicherzustellen, muß jeder Datenblock im Knoten über einen Laufzeitspeicher geleitet werden.
Ein derartiger Laufzeit speicher hat eine Verzögerung, die gleich oder größer der maximalen Länge eines Datenblockes ist.
In Abbildung 5 ist die Blockschaltung eines Knotens angegeben, der vier ankommende Ubertragungsleitungen L1 bis L4 mit vier abgehenden Ubertragungsleitungen B5 bis L8 verknüpft. Der Knoten enthält vier Laufzeitspeicher S1 bis S4, die jeweils zwischen einer ankommenden Ubertragungsleitung L1 bis L4 und einer Verknüpfungsschaltung V geschaltet sind. Die Eingänge der Laufzeit speicher sind ferner jeweils über eine Entscheidungseinheit E1 bis E4 mit einer Steuerung St verbunden. Aufgrund der von den einlaufenden Datenblöcken mitgeführten Ringadressendifferenz ermitteln die Entscheidungseinheiten die günstigste Richtung für die Weiterleitung des jeweiligen Datenblocks und signalisieren dies der Steuerung. mittels der Versnüpfungsschaltung steuert anschließend die Steuerung die Weiterleitung der Datenblöcke auf die günstigste abgehende Übertragungsleitung.
Normalerweise ist im Knoten jede ankommende Übertragungsleitung ständig mit irgendeiner abgehenden Ubertragungsleitung verbunden.
Es ist vorteilhaft, wenn dabei jede ankommende Ubertragungs leitung mit jeder abgehenden Ubertragungsleitung vertauschbar verknüpft ist. Zur Erläuterung aieses Verfahrens sei angenommen, daß die aus einem Ring der Adresse Ci kommende Ubertragungsleitung zunächst mit der zum Ring C führenden Ubertragungslei tung verbunden ist. Läuft vom Ring C. ein Datenblock, welcher in den Ring Ck geleitet werden soll, so wird, wenn die zum Ring Ck führende Ubertragungsleitung gerade frei ist, die vom Ring Ci kommende Übertragungsleitung mit ihr verbunden. War ursprünglich die vom Ring C1 kommende Ubertragungsleitung mit der zum Ring Ck führenden Übertragungsleitung verbunden, so wird die vom Ring C1 kommende Übertragungsleitung jetzt mit der zum Ring Cj führenden Ubertragungsleitung verbunden.
Wenn die zum Ring Ck führende Ubertragungsleitung hingegen gereale nicht frei ist, da gerade ein vom Ring C1 kommender Datenblock dort einläuft, so wird eine Vertauschung der an die vom Ring C. ko=enden Ubertragungsleitung angeschlossenen abgehenden Übertragungsleitung mit der für die Weiterleitung des Datenblocks nächstg'Jnstigeren Ubertragungsleitung versucht.
Ist eine Vertauschung mit einer günstigeren abgehenden trbertragungsleitung nicht möglich, so kann der vom Ring C. kommende :Datenblock auf jeden Fall im gleichen Ring weiterlaufen.
An einigen Stellen des Netzes wird es günstig sein, jeder in einem Knoten ankommenden Ubertragungsleitung auf einer bestimmten abgehenden Ubertragungsleitung die Priorität für die Weiterleitung des Datenblocks zu geben. Wenn dann nicht die Möglich keit besteht, den Datenblock in eine günstigere Richtung umzuleiten, so kann der Datenblock auf jeden Fall in derjenigen Richtung weiterlaufen, auf der die ankommende Ubertragungsleitung Priorität besitzt.
Die Prioritäten können in jedem Knoten beliebig festgesetzt werden. Das kann z. B. so erfolgen, daß in einem Netz nach Abbildung 1 auf allen elementaren Ringen Priorität herrscht, d. h., da3 ein Datenblock, für den keine andere Ubertragungsleitung frei ist, im elementaren Ring, in dem er sich gerade befindet, umläuft. Wenn also innerhalb eines elementaren Ringes Priorität herrschen soll, wird beispielsweise der aus dem Ring C1 ankommenden Ubertragungsleitung L1 (vgl. Figur 5) die Priorität auf der in den Ring C1 abgehenden Ubertragungsleitung B5 zugeordnet.
Es muß nun dafür gesorgt werden, daB, sobald ein Datenblock den Laufzeitspeicher verläßt, die Ubertragungsleitung, auf der er Priorität besitzt, sicher frei ist. Hierzu wird, wenn beispielsweise ein Signal vom Ring der Adresse C1 an den Eingang des Laufzeit speichers S1 und damit auch an den Eingang der Entscheidungseinheit E1 einläuft, die in den gleichen Ring mit der Adresse C1 abgehende Ubertragungsleitung L1 für alle später auf anderen Ubertragungsleitungen L2 bis L3 eintreffenden Datenblöcke gesperrt, Die Sperre wird erst dann aufgehoben, w nn sichergestellt ist, daß der Datenblock des Ringes mit der Adresse C1 in einen anderen günstigeren Ring laufen kann, oder, falls der Datenblock wieder in den gleichen Ring einläuft, sobald der Datenblock ganz in den Speicher S1 eingelaufen ist, da nämlich dann ein auf einer anderen Ubertragungsleitung ankommender Datenblock erst im Anschluß an den Datenblock des Ringes der Adresse C1 in die Verknüpfungsschaltung fließen kann.
Ferner. kann aber auch die Weiterleitung der Dateiiblöcke mit variablen Prioritäten erfolgen. Hierzu erhalten die ankommenden Ubertragungsleitungen auf den abgehenden Ubertragungsleitungen eine variable Priorität zugeordnet, die zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der statistischen Verteilung der optimalen Verbindungen so gesteuert wird, daß die Häufigkeit dafür, daß die optimalen Verbindungen auch Priorität haben, möglichst groß ist.
Im mehr oder weniger stark belegten Netz können die einzelnen Datenblöcke nicht in allen Knoten in optimaler Richtung weitergeleitet werden und werden daher in ungleichen zeitlichen Abständen ihr Ziel erreichen. Bei hohen Datenblockfrequenzen und großen Entfernungen zwischen den Endstellen können sogar in einigen Fällen von der einen Endstelle später ausgesandte Da-Datenblöcke früher die andere Endstelle erreichen. Die Datenin blöcke müssen daher am Ziel wieder7Wie richtige Reihenfolge gebracht werden. In vorteilhafter Weise wird hierzu Jeden von der sendenden Abzweigung ausgesandten Datenblock eine fortlaufende Nummer mitgegeben, mit deren Hilfe die empfangende Ab-.
zweigung die Datenblöcke in die richtige Reihenfolge bringen kann. Wenn für diese Numerierung x Binärstellen verwendet werden, so wiederholt sich die Numerierung nach 2x Datenblöcken.
Ist T der Zeitabstand, in dem eine Abzweigung sendet, so kann die empfangende Abzweigung Schwankungen des Ankunft zeitpunktes der Datenblöcke um einen Mittelwert um + T . 2x 1 ausgleichen.
Dazu dient in den Abzweigungen ein Speicher für 2x ankommende Datenblöcke mit eingangsseitig beliebigem Zugriff (Random-Access -Memory).Die Datenblöcke werden in den Speicherplatz, der ihrer fortlaufenden Nummer entspricht, eingelesen und dann in regelmäßigen Zeitabständen seriell geordnet ausgelesen.
Eine andere Methode, den Schwierigkeiten der unterschiedlichen Laufzeit zu begegnen besteht darin, in den Abzweigungen vor dem Aussenden der Nachricht lange Datenblöcke zu bilden und in so großem Abstand auszusenden, daß sie trotz der unterschiedlichen Laufzeiten in der richtigen Reihenfolge die empfangende Abzweigung erreichen. Hierzu ist in den Abzweigungen ein Speicher erforderlich, in welchem die zu sendenden Nachrichten zunächst gespeichert werden und dann in Form von im Vergleich zur Laufzeit der einzelnen Datenblöcke langen Datenblöcken mit großem zeitlichen Abstand gesendet werden. In der ankommenden Ubertragungsleitung der Abzweigungen, die für den Empfang derartig langer Datenblöcke ausgerüstet sind, ist dann ein weiterer Speicher vorzusehen, aus dem die Datenblöcke langsam kontinuierlich ausgelesen werden.
In stark belegten Netzteilen kann es vorkommen, daß ein Datenblock oftmals in einer ungünstigen Richtung weitergeleitet wird, so daß er zur Erreichung des Ziels eine überdurchschnittlich lange Laufzeit braucht. Die Verzögerung eines derartigen Datenblocks kann dann durch den in der ankommenden Ubertragungsleitung liegenden Speicher der empfangenden Abzweigung nicht nehr:ausgeglichen werden und ein derartiger Datenblock ist daher wertlos. Um eine unerwünschte Belegung des Netzes mit derartigen Datenblöcken zu vermeiden, ist es daher von großem Vorteil, jedem Datenblock eine Löschzahl mitzugeben, die im Knoten bei ungünstiger Weiterleitung verringert wird und bei günstiger Weiterleitung, je nach Ausgestaltung der Knoten, wieder erhöht wird. Ein Datenblock mit der Löschzahl Null wird gemäß der rfindung bei der nächsten ungünstigen Weiterleitung, gesteuert von der Steuerung des Knotens, in welchem die letzte ungünstige Weiterleitung erfolgt, nicht mehr ausgegeben und gelöscht.
Beim Aufbau einer Verbindung sendet die Abzweigung der rufenden Endstelle Datenblöcke aus, die außer der Ringadressendifferenz zur Wegfindung anstelle der Information die Adresse der rufenden Endstelle einschließlich ihrer Ringadresse enthalten.
Sobald der gerufene Teilnehmer sich meldet, bildet die Abzweigung der gerufenen Endstelle aus der empfangenen Ringadresse der rufenden £Endstelle die Ringadressendifferenz für die Verbindung in Gegenrichtung und sendet Datenblöcke mit dieser Ringadressendifferenz und ihrer Nachricht aus.
Zur Durchfahrung eines reibungslosen Nachrichtenaustausches ist beispielsweise die in Figur 6 gezeigte Struktur der Daten-Wie blöcke zweckmäßig./Figur 6 zeigt, setzt sich ein Datenblock aus mehreren Teilen zusammen.
Teil A enthält die Ringadressendifferenz. Ihr Betrag wird Null, wenn der Datenblock in den Zielring einläuft.
Teil B enthält die Adresse der empfangenden Endstelle innerhalb des Zielrings. Die Abzweigungen fädeln aufgrund des Adressenvergleiches mit diesem Teilblock B die für sie bestimmten Datenblöcke aus dem jeweils an sie angeschlossenen Ring.
Teil C enthält die Löschzahl.
Teil D besteht aus einem einzige Kennbit, das anzeigt, ob es sich um den Aufbau einer Verbindung oder um eine bereits zustande gekommene Verbindung handelt. Im folgenden sei beim Aufbau der Verbindung das Kennbit = 1 und bei einer bereits zu-Stande genommenen Verbindung das Kennbit = 0.
T,il E enthält während des Aufbaus der Verbindung die Adresse der rufenden Endstelle. Ist die Verbindung zustande gekommen, so wird im Teil E die fortlaufende Nummer übertragen, die dazu dient, die über verschiedene Wege laufenden Datenblöcke in der empfangenden Abzweigung wieder in die richtige Reihenfolge zu bringen.
Teil F enthält die eigentliche Nachricht.
Figur 7 zeigt das Blockschaltbild einer Abzweigung mit Endstelle, in diesem Fall einem Fernsprecher mit Anschluß 717 für Hörer und Klinge und Anschluß 720 für das Mikrofon des Fernsprechers. Die von der ankommenden Ubertragungsleitung Lij eintreffenden digitalen Datenblöcke werden zunächst in einem Verstärker 701 verstärkt und durchlaufen dann eine Laufzeitleitung 703. Gleichzeitig gelangt der Datenblock aa ein schmalbandiges Filter 704.
Im Filter wird der Bittakt des Datenblockes ausgesiebt. Zwar haben alle Datenblöcke gleiche Bittaktfrequenz, jedoch ist ihre Phasenlage zueinander unterschiedlich. Daher muß die Bit taktregeneration für die einzelnen Datenblöcke unabhängig voneinander erfolgen.
Während der Datenblock aus dem Verstärker 701 in die Laufwächst zeitleitung 703 einläuft, / am Ausgang des Filters 704 eine Schwingung mit der Bittaktfrequenz und der zum Datenblock gehörenden Phasenlage an. Das schmalbandige Filter bewirkt eine Mittelung über die Phasenlage mehrere Bits des Datenblocks.
Der dem Filter 704 nachgeschaltete Taktregenerator 708 wird, bevor der Datenblock die Laufzeitleitung 703 verläßt, getriggert und liefert den Takt für die Regeneration des Datenblocks im Signalgenerator 707, der an dem Ausgang der Laufzeitleitung 703 angeschlossen ist. Im Signalgenerator werden Amplitude und Flankenzeitpunkt der Datenbits auf den Sollwert gebracht.
Ferner wird der parallele Einlesevorgang des aus dem Signalgenerator austretenden Datenblocks in ein Schieberegister 712 vom Taktregenerator 708 gesteuert. Sobald der Datenblock vollständig in das Schieberegister 712 eingelesen ist, wird über die Rückleitung vom Schieberegister 712 zum Taktregenerator 708 der Taktregenerator gestoppt und der Adressenvergleich in der Einheit 229 aktiviert.
Von der Einheit 229 zum Adressenvergleich wird, wenn die Ringadressendifferenz Null ist und gleichzeitig der Inhalt des Teils B des Datenblocks mit der Adresse des Teilnehmers übereinstimmt, der zwischen Schieberegister 712 und der Adressenvergleichseinheit 229 geschaltete Speicher 713 aktiviert, der die Teile D, E und F des Datenblocks übernimmt.
Während des Aufbaus der Verbindung enthält der Teil D eine binäre Eins, wodurch der Inhalt der Blockteile E und F als Adresse des rufenden Teilnehmers identifiziert wird und eine Umspeicherung der Adresse des rufenden Teilnehmers in den an den Speicher 713 angeschlossenen Zieladressenspeicher sowie die automatische Herstellung der Gegenverbindung zum rufenden Teilnehmer veranlaßt wird.
Sobald der rufende Teilnehmer einen Rückruf erhält, sendet er im Teil D des Datenblocks eine Null anstelle der Eins, in Block E eine fortlaufende Nummer und in Block 11 die Nachricht. Die Blöcke E und F werden dann vom Speicher 713 in den Speicher 714 umgespeichert. Dabei arbeitet der Speicher 713 als schneller Zwischenspeicher. Der Speicher 714 besitzt eine hohe Speicherkapazität und dient zur Wiederherstellung der richtigen Nachrichtenfolge, wenn die Datenblockfolge aufgrund unterschiedlicher Wege der verschiedenen Datenblöcke gestört wurde.
Wenn die fortlaufende Nummer im Teil E x Binärstellen aufweist, so muß der Speicher 714 eine Speicherkapazität von 2x Worten der Länge des Teiles F des Datenblocks aufweisen. Der Speicher 714 besitzt eingangsseitig beliebigen Zugriff. Die Nachrichtenbits aus dem Teil F des Datenblocks werden in den Speicherplatz mit der Nummer, die im Teil E des Datenblocks angegeben ist, eingelesen. Das Auslesen der Nachrichtenworte aus dem Speicher 714 in den an ihm angeschlossenen D/A-Wandler 715 erfolgt in der Reihenfolge der Speicherplätze über den Worttaktgeber 702. Der Worttaktgeber arbeitet in allen Abzweigungen mit Quarzgenauigkeit. Sobald der Speicher 714 zur Hälfte gefüllt ist, beginnt der Auslesevorgang aus dem Speicher in den D/A-Wandler 715 synchron zum Worttakt.
Wird, nachdem ein Datenblock vollständig im Schieberegister 712 eingelaufen ist, in der Adressenvergleichseinheit 229 festgestellt, daß entweder die Ringadressendifferenz des Teils A des die Datenblocks f Null ist oder/Teilnehmeradresse innerhalb des Ringes, die dem Teil B des Datenblocks zu entnehmen ist, zu anderen Teilnehmern gehört, so wird die Weiterleitung des Datenblocks auf die abgehende Ubertragungsleitung Lik veranlaßt. Dazu werden von der Adressenvergleichseinheit 229 die Paralleleingänge des Schieberegisters 711 aktiviert.
Die parallelen Ausgänge des Schieberegisters 712 sind ständig mit den parallelen Eingängen des Schieberegisters 711 verbunden.
Durch die Aktivierung der parallelen Eingänge des Schieberegisters 711 erfolgt die parallele Umspeicherung des Datenblockes vom Schieberegister 712 zum Schieberegister 711. Gleichzeitig wird von der Adressenvergleichseinheit 229 ein Taktgenerator 728 getriggert und von ihm der Takt für den seriellen Auslesevorgang des Datenblockes aus dem Schieberegister 711 für die abgehende Ubertragungsleitung Lik erzeugt. Der Taktgenerator 728 erzeugt nur so viele Taktimpulse, wie zum Herausschieben des Datenblockes aus dem Schieberegister 711 erforderlich sind.
Er ist so ausgelegt, daß er bis zur nächsten Triggerung die Takt erzeugung einstellt.
Beim Senden von Nachrichten, die ihren Ausgang vom gezeigten Teilnehmergerät nimmt, sind zwei Fälle zu unterscheiden. Entweder ruft der Teilnehmer oder er wurde gerufen und stellt selbst die Gegenverbindung her.
Ruft der Teilnehmer, so wird zunächst die Adresse des gerufenen Teilnehmers in den Zieladressenspeicher 726 eingegeben. Die Eingabe erfolgt über die Wähltasten 725 des Fernsprechapparates. Anschließend wird durch Differenzbildung mit der im Zieladressenspeicher 726 fest programmierten eigenen Ringadresse die Ringadressendifferenz gebildet. Der am Zieladressenspeicher 726 angeschlossene Speicher 710 dient als Zwischenspeicher für den zu sendenden Datenblock und wird entsprechend dem Takt des Worttaktgenerators 702 parallel geladen. Der Inhalt des Speichers 710 wird nach der Ladung zum nächstmöglichen Zeitpunkt in das Schieberegister 711 umgespeichert und seriell auf die abgehende tSbertragungsleitung Lik ausgegeben.
das Der Speicher 710 ist erforderlich, datom Mikrofon 720 bzw.
vom Hörtongenerator 706 kommende Analogsignal vom A/D-Wandler 709 periodisch mit dem Worttakt abgetastet werden muß, für die Aussencung des Datenblocks aber ein Zeitpunkt abgewartet werden muß, zu dem auf der ankommenden Obertragungsleitung L kein Datenblock eintrifft.
Der Speicher 710 ist so groß bemessen, daß er die Teile A bis F des Datenblockes aufnehmen kann. Die Paralleleingänge für die Teile h und B sind mit dem Zieladressenspeicher 726 verbunden.
Teil C des Datenblock enthält stets die Löschzahl. Die Löschzahl ist von der Ringadressendifferenz abhängig und ist bei größerer Ringadressendifferenz ebenfalls größer, so da3 dem Nachrichtenblock, der einen längeren Weg zum Ziel hat, auch eine größere Anzahl von ungünstigen Weiterleitungen zugestanden wird, bevor der Datenblock gelöscht wird.
Die Löschzahlen für Teilnehmer mit höherer Priorität werden zweckmäßigerweise größer gewählt, so daß die von diesen Teilnehmern gewünschten Verbindungen auch im stark belasteten Netz noch mit Sicherheit zustande kommen.
Von den Wähltasten 725 wird eine Sendesteuerung 727 aktiviert, von der aus Steuerleitungen zum Speicher 710 zu einem Umschalter 719 zur Umschaltung von Hörtongenerator 706 und Mikrofon 720 zu einem Gebührenzähler und zu einem weiteren Umschalter 716 zur Umschaltung des Hörers vom Ruftongenerator 718 auf den D/A-Wandler 715, führen.
des Speichers 710, Am Paralleleingang des Speicherplatzes/ der dem Teil D des Datenblockes zugeordnet ist, liegt eine Eins, wenn sich die Sendesteuerung 727 in der Stellung "Rufen" befindet. In allen anderen Fällen wird diese Stelle auf Null gesetzt.
Die Speicherplätz für die Teile E und F des Datenblocks verfügen t??Der mindestens zwei Gruppen von Paralleleingängen. In einer dritten Gruppe von Paralleleingängen kann beispielsweise die Gebührenerfassung für die Teilnehmerstation durchgeführt werden. Welche der Eingangs gruppen aktiviert ist, hängt vom Zustand der Sendesteuerung ab. Ist die Sendesteuerung im Zustand "Rufen", so sind jene Paralleleingänge des Speichers 710 aktiviert, die mit den Ausgängen des Festwertspeichers 722 für die Teilnehmeradresse verbunden sind. Befindet sich die Sendesteuerung im Zustand "Senden", so sind jene Eingänge des Speichers 710 aktiviert, die mit dem Gebührenzähler 721 und dem A/D-Vandler 709 verbunden sind. Die Ausgänge des Festwertspeichers 722 sind sowohl mit den Paralleleingängen des Speichers 710 zu den Speicherplätzen für den Teil E als auch mit denen des Teils F des Datenblocks verbunden. Die Ausgänge des Gebührenzählers 721 sind mit den zum Teil E gehörenden, die Ausgänge des A/D-Wandlers 709 mit den zum Teil F gehörenden Paralleleingängen des Speichers 710 verbunden.
Sobald beim Aufbau einer Verbindung der rufende Teilnehmer die Adresse des gerufenen Teilnehmers mit den Wähltasten 725 eingibt, wird die Sendesteuerung 727 in den Zustand""Rufen" gebracht. Bei fester Stellenanzahl aller Rufnummern oder, wenn ein Zusammenhang zwischen Inhalt der Rufnummer und deren Stellenanzahl besteht, können diese Merkmale dazu ausgewertet werden, um die Sende steuerung in den Zustand "Rufen" zu bringen.
Andernfalls ist nach Eingabe der Rufnummern mit einer zusätzlichen Taste der Befehl für den Übergang in den Zustand "Rufen" an die Sendesteuerung zu geben.
Ist die Sendesteuerung im Zustand "Rufen", so werden mit jedem Worttaktimpuls die Inhalte des Zieladressenspeichers 726, des Löschzahlspeichers 723 und des Teilnehmeradressenspeichers 722 parallel in den Speicher 710 eingelesen. Gleich22itig wird mit jedem Worttaktimpuls die Sendestarteinheit 730 aktiviert.
Am Ausgang des Verstärkers 710 ist eine Leitungsprüfungsein heit 705 angeschlossen, deren Ausgang sich im logischen Zustand Eins befindet, wenn zumindest für eine ganze Datenblocklänge am Ausgang des Verstärkers 701 kein Signal aufgetreten ist. Solange kein Signal am Ausgang des Verstärkers 701 auftritt, bleibt der Ausgang der Leitungsprüfungseinheit 705 im logischen Zustand Eins. Andernfalls geht der Ausgang in den logischen Zustand Null über.
Die durch jeden Worttaktimpuls aktivierte Sendestarteinheit 730 gibt, wenn am Ausgang der Leitungsprüfungseinheit eine logische Eins auftritt, unmittelbar auf den Worttaktimpuls folgend, einen Ausgangsimpuls ab. Ist jedoch der Ausgang der Leitungsprüfungseinheit im Zustand Null, so gibt die Sendestarteinheit erst nach dem Uebergang der Leitungsprüfungseinheit in den logischen Zustand Eins den Impuls ab. Der Impuls der Sendestarteinheit wird in jedem Worttaktintervall nur einmal ausgelöst und zwar aufgrund der beschriebenen Funktionsweise zum nächstmöglichen Zeitpunkt, zu dem die Ubertragungsleitung zumindestens eine Datenblocklänge frei ist. Der Sendestartimpuls aktiviert jene Paralveleingänge des Schieberegisters 711, die mit den Ausgängen des Speichers 710 verbunden sind.
Dadurch wird der Inhalt des Speichers 710 in das Schieberegister 711 übernommen.
Gleichzeitig wird vom Sendestartimpuls der Taktgenerator 728 getriggert, der für die Dauer einer Datenblocklänge eine Taktimpulsfolge erzeugt und den Inhalt des Schieberegister 711 auf die abgehende Übertragungsleitung Lik seriell ausgibt.
Beim gerufenen Teilnehmer, der im Falle einer Fernsprechverbindung über die gleiche Abzweigung und Teilnehmerstation verfügt wie in Figur 7 gezeigt, geht die Abzweigung nach dem Empfang eines Datenblocks unmittelbar in den Zustand "Senden" über. Sobald die Adressenvergleichseinheit 229 des rufenden Teilnehmers ein Datenblock mit der Ringadressendifferenz Null im Teil A und der Teilnehmeradresse des rufenden Teilnehmers im Teil B des Datenblocks feststellt, wird die Sendesteuerungseinrichtung 727 des rufenden Teilnehmers vom Zustand "laufen" in den Zustand "Senden" umgeschaltet.
Ist eine Teilnehmerstation im Zustand "Rufen" oder "Senden", so spricht die Adressenvergleichseinheit 229 nur auf Datenblöcke mit einem Kennbit Null an. Somit kann der rufende Teilnehmer, sobald die Verbindung aufgebaut ist, nur von Datenblöcken des gerufenen Teilnehmers erreicht werden. Für alle anderen Datenblöcke, auch für die, in dem im Teil B des Datenblocks die Teilnehmeradresse des rufenden Teilnehmers enthalten is, ist der rufende Teilnehmer besetzt.
Die automatische Herstellung des Rückrufes erfolgt folgenderma3en: Empfängt ein rufender Teilnehmer, dessen Sendesteuerungseinheit 727 im Ruhezustand ist, yon einem rufenden Teilnehmer ein Datenblock mit dem Kennbit 1, so wird die in den Teilen E u-+d F &es Datenblocks enthaltene Adresse des rufenden Teilnehmers über den Speicher 713 in den Zieladressenspeicher 726 umgespeichert. Im Zieladressenspeicher erfolgt auch die Bildung der Ringadressendifferenz. Gleichzeitig gibt die Adressenvergleichseinheit 229 einen Impuls an die Sendesteuerung 727, der einen Ubergang der Sendesteuerungseinheit vom Ruhezustand in den Zustand "Senden" bewirkt.
Während der Verbindung sind die Sendesteuerungseinheiten beider Teilnehmer im Zustand "Senden".
Beendet einer der beiden Teilnehmer die Verbindung, so geht seine Sende steuerung in den Ruhezustand über und die Abzweigung sendet keine Datenblöcke mehr. Wenn die Abzweigung des anderen Teilnehmers während eines vorgegebenen Zeitraums keine Datenblöcke empfängt, so geht auch dessen Sendesteuerungseinheit in den Ruhezustand über.
Sobald die Abzweigung des ruf enden Teilnehmers zum Verbindungsaufbau Datenblöcke aussendet, schaltet seine Sendesteuerungseinheit 727 einen Ruftongenerator 718 an seinen Hörer 717.
Empfängt die Abzweigung des gerufenen Teilnehmers ein Datenblock des rufenden Teilnehmers, so wird in der Teilnehmerstation des gerufenen Teilnehmers ein Elingelzeichen, ausgelöst von dessen Sende steuerung, die einen Rufanschaltet, stromgenerator Cin Fig. 7 nicht sichtbar) / erzeugt und die Rückverbindung wird wie bereits beschrieben, hergestellt.
Solange der gerufene Teilnehmer den Hörer nicht abnimmt, ist in beiden Teilnehmerstationen der Hörtongenerator 706 von der jeweiligen Sendesteuerungseinheit eingeschaltet und die Abzweigungen senden Datenblöcke mit dem Hörton als Nachricht im Teil F des Datenblocks. Nach der automatischen Herstellung des Rückrufes geht die Sendesteuerungseinheit 727 des gerufenen Teilnehmers vom Zustand "Rufen" in den Zustand "Senden" über.
Im Zustand "Senden" empfängt der rufende Teilnehmer solange den Hörton, der von dem Hörtongenerator des gerufenen Teilnehmers ausgesendet wird, bis der gerufene Teilnehmer den Hörer abgehoben hat.
Die Gebührenerfas sung im erfindungsgemäßen Nachrichtenübertragungssystem kann entweder zentral erfolgen oder in den Abzweigungen der Teilnehmer. Im letzteren Fall kann sie zentral abgefragt werden.
Erfolgt die Gebührenerfassung in jeder Abzweigung, so befindet sich in jeder Abzweigung ein im Ausführungsbeispiel der Figur 7 dargestellter Gebührenzähler 721.
Die Gebührenzählung kann zwec'kmäßigerweise in folgender Weise durchgeführt werden. Beim Übergang der Sendesteuerungseinheit vom Zustand "Rufen" in den Zustand "Senden", wird mit jedem Worttaktimpuls die Zielringadressendifferenz zum Inhalt des Speichers des Gebührenzählers addiert. Die Abfrage des Standes des Gebührenzählers erfolgt in bestimmten Zeitabständen durch Gebuhrenämter, die in beliebigen Stellen des Netzes an einem Ring angeschlossen sein können. Dabei wird automatisch vom Gebührenamt ein Ruf an den jeweiligen Teilnehmer ausgelöst und die Einrichtungen beim Teilnehmer stellen, wie bei einem normalen Anruf, die Rückverbindung her. Zweckmäßigerweise wird in den Abzweigungen der Teilnehmer die Adresse des zuständigen Gebührenamtes in einem Festwertspeicher gespeichert. Dadurch können die Einrichtungen den Ruf des Gebührenamtes von anderen Abrufen unterscheiden und keinen normalen Rückruf veranlassen.
An Stelle des Inhaltes des A/D-Wandlers 709 wird in diesem Fall der Inhalt des Gebührenzählers 721 in den Speicher 710 in den Teil F des Datenblocks umfflespeichert. In den Teil E des Datenblockes wird die Teilnehmeradresse eingegeben. Der damit gebildete Datenblock wird an das Gebührenamt zurückgesendet.
Die Verbindung mit dem Gebührenamt wird während einiger Worttaktperioden aufrecht erhalten, so daß die Datenblöcke sicher und vom Gebührenamt eindeutig auswertbar von diesem empfangen werden.
Die Gebührenzähler in den Abzweigungen brauchen grundsätzlich nicht zurückgestellt zu werden. Jedoch sollten die Gebührenzahler dann auf jeden Fall gegen Stromausfall gesichert sein.
Dies kann beispielsweise durch Übertrag der Gebühreneinheit auf einen mechanischen Zähler geschehen. In vorteilhafter Weise kann der Gebührenstand von der Abzweigung in das oder ina die abzweigung angeschlossene(n) Teilnehmerstation (en) übertragen und dort angezeigt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Nachrichtenübertragungssystem zur Übertragung von Nachrichten zwischen wählbaren Endstellen mittels eines durch Netzknoten verknüpften Maschennetzes, wobei die Grundstruktur des Netzes aus elementaren Ringen mit Knoten und zwischen den Knoten liegenden gerichteten Übertragungsleitungen gebildet ist und an einem Knoten jeweils mehrere elementare Ringe angeschlossen sind, bei dem den elementaren Ringen jeweils eine Adresse zugeordnet ist, derart, daß der Betrag der Ringadressendifferenz mit dem Abstand der Ringe wächst, bei dem in die Vbertragungsleitungen eines jeden Ringes eine Vielzahl von Abzweigungen mit mindestens einer Endstelle eingefügt sind, bei dem die Abzweigungen in freien Zeitabschnitten einer an sie angeschlossenen Ubertragungsleitung in die abgehende Richtung Datenblöcke, versehen mit der Adresse der empfangenden Endstelle senden und die für ihre Endstellen bestimmten Datenblöcke aufgrund der im Datenblock enthaltenen Endstellenadresse aus einer an sie angeschlossenen ankommenden Ubertragungsleitung entnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenblöcke zusätzlich mit einer zur Wegfindung des Datenblocks dienenden Ringadressendifferenz versehen sind, daß die Datenblöcke von den Abzweigungen asynchron eingebbar-; sind, derart, daß lediglich innerhalb eines jeden Datenblocks feste Phasenbeziehungen zwischen den einzelnen Bits des Datenblocks bestehen, die Datenblöcke aber zueinander willkürliche Zeitlage haben können, daß das Kriterium für die Richtung der Weiterleitung eines Datenblocks die Verringerung der Ringadressendifferenz ist, wobei in jedem Knoten aus der vom Datenblock mitgeführten Ringadressendifferenz durch logische und algebraische Operationen in einer Steuerschaltung die Richtung für die Weiterleitung ermittelt wird und bei belegter tZbertragungsleitung eine Weiterleitung des Datenblocks in einer anderen Richtung erfolgt, daß bei jeder Weiterleitung des Datenblocks über einen Knoten in einen anderen Ring des Netzes die Ringadressendifferenz derart geändert wird, daß sie die aktuelle Differenz von augenblicklicher Ringadresse und Zielringadresse enthält, daß jeder Datenblock eine Löschzahl enthält, die im Knoten bei ungünstiger Weiterleitung verringert wird, wobei ein Datenblock mit der Löschzahl O bei der nächsten ungünstigen Weiterleitung gelöscht wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Signalübertragung optische Übertragungskanäle mit einer Bitrate oberhalb 1 Gbit/s, mit einer Glasfaser als Vbertragungs leitung, einem modulierten Injektionslaser als Sender und einer Photodiode als Empfänger vorgesehen sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet. AbzweigZung:en daß an die / verschiedene Teilnehmerdienste angeschlossen sind.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abzweigungen ale / mehrere ankommende und ebensoviele abgehende Vbertragungsleitungen münden und die Abzweigungen gleichzeitig als Knoten ausgebildet sind.

5. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß an die Abzweigungen eine größer Anzahl von Endgeräten angeschlossen ist eine direkte Vermittlung zwischen den an dieser Abzweigung angeschlossenen Endstellen erfolgt.

6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachrichtenübertragung zwischen verschiedenen eilnehmerdiensten mit unterschiedlicher Datenblocklänge erfolgt und jeder Datenblock eine Information über die Datenblocklänge enthält.

7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachrichtenübertragung zwischen verschiedenen Teilnehmerdiensten mit gleicher Datenblocklänge, jedoch unterschiedlicher Datenblock-Folge erfolgt.

8. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenblöcke von der sendenden Abzweigung fortlaufend numeriert werden und von der empfangenden Abzweigung in die richtige Reihenfolge und den richtigen zeitlichen Abstand gebracht werden, indem sie zunächst in einen der fortlaufenden Nummer des Datenblocks zugeordneten Speicherplatz eines in der Abzweigung angeordneten Speichers mit eingangsseitigem beliebigen Zugriff (Random-Access-Memory) eingelesen und dann in regelmäßigen Zeitabständen seriell aus dem Speicher ausgelesen werden.

9. System nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abzweigung ein Speicher vorgesehen ist, in welchem die zu sendenden Nachrichten zunächst gespeichert werden und dann in Form von im Vergleich zur Laufzeit der einzelnen Datenblöcke langen Datenblöcken mit großem zeitlichen Abstand gesendet werden, wobei der jeweilige Datenblockabstand größer ist als die maximalen zu erwartenden Laufzeitschwanuungen.

10. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ring ein Gebührenamt angeschlossen ist, daß in jeder Abzweigung Einrichtungen vorgesehen sind, die die laufenden Gebühren für die jeweiligen, an die Abzweigung angeschlossenen Endstellen zählen und speichern und daß auf einen Abruf vom Gebührenamt aufgrund eines vom Gebührenamt gesendeten Datenblocks mit einer Gebührenamtsadresse der Zählerstand des dem jeweiligen Endgerät zugeordneten Speichers dem Gebührenamt übermittelt wird.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebühr proportional der Gesprächsdauer und der Ringadressendifferenz ist.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebührenstand fortlaufend und ohne Rückstellung in einem gegen Stromausfall gesicherten Speicher gespeichert ist.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebührenstand von der Abzweigung in das Teilnehmerendgerät übertragen und dort angezeigt wird.

14. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Knoten und Abzweigungen zur Weiterverarbeitung der Datenblöcke nach der Photodiode und zur Aufbereitung der Datenblöcke vor dem optischen Sender SamplinLeitungen angeschlossen sind.

15. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einzelnen Stellen des Netzes vollständige Leitungsringe örtlich konzentriert sind und von diesen aus direkte Anschluß leitungen zu einer Vielzahl von Endstellen geführt sind.

16. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Knoten Laufzeitspeicher (S) vorgesehen sind, die eine Verzögerung gleich oder größer der maximalen Länge eines Datenblocks aufweisen und die jeweils zwischen einer ankommenden Vbertragungsleitung und einer Verknüpfungsschaltung (V) geschaltet sind, daß die Eingänge der Laufzeitspeicher jeweils über eine Entscheidungseinheit (E) mit einer Steuerung (St) verbunden sind, wobei die Entscheidungseinheiten aufgrund von Ringadressendifferenzberechnungen die günstigste Richtung für die Weiterleitung eines Datenblocks ermitteln und dies der Steuerung melden und daß die Steuerung die Weiterleitung der Dateablöcke auf die abgehendentlbertragungsleitungen mittels der Verknüpfungsschaltung steuert.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung so eingestellt ist, daß jeder ankommenden ttbertragungsleitung der Vorrang auf einer ihr zugeordneten abgehenden ftbert ragungslei tung zugeordnet ist.

18. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Knoten jede ankommende tSbertragungsleitung mit jeder abstehenden Übertragungsleitung vertauschbar verknüpft ist.

19. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrang von der Steuerung in Abhängigkeit von der statistischen Verteilung optimaler Verbindungen gesteuert ist.

20. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einzelnen weiter entfernt liegenden Knoten des Systems zusätzliche Ubertragungsleitungen für beide Ubertragungsrichtungen vorgesehen sind.

21. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Un Abzweigungen bestimmter Endstellen Einrichtungen vorgeder sehen sind, die Datenblöcke/bestimmten Endstellen mit höherer Löschzahl in das Netz senden.

22. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schranke für die Löschzahl in den Knoten auf Werte > 0 einstellbar ist.

23. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Rufvorganges, welcher erst mit der Herstellung der Gegenverbindung beendet ist, in den Datenblöcken anstelle der Information die Adresse der rufenden Endstelle übertragen wird.

L e e r s e i t e