DE68925373T2 - Anordnung und Verfahren zur Informationsübertragung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsübertragung und ein System zur Informationsübertragung, typischerweise ein Ortsnetz- Kommunikationssystem mit Zeitmultiplex.
• Viele Büros benutzen heute ein Netzwerk zur Datenübertragung zwischen Cornputer-Endgeräten und anderen Geräten innerhalb des Büros. Für Sprechverbindungen wird typischerweise eine Teilnehmerzentrale (PBX) benutzt. In einer Teilnehmerzentrale werden alle Telefone mit einem zentralen Schaltgerät verbunden, das die verschiedenen Nebenstellen miteinander verbindet und eine Verbindung zu dem äußeren öffentlichen Fernsprechnetz schafft. Ein solches Netz ist beispielsweise in EP-A-0188117 beschrieben.
• Für die Datenkommunikation sind mehrere unterschiedliche Architekturen in Gebrauch. Bei einem Sternnetz sind alle Endgeräte mit einem Zentralpunkt des Sterns gekoppelt, der eine zentralisierte Steuerung des Datenflußes vorsieht. Die zentrale Steuerung bei einem solchen System kann eine Zeitmultiplexierung von Daten aus verschiedenen Endgeräten dadurch vornehmen, daß sie abwechselnd Daten aus dem einen oder dem anderen Übertragungsendgerät in einem Zwischenspeicher hält, bis sein Zeitschlitz frei ist. Die zentrale Steuerungseinheit schafft die Synchronisation, die nötig ist, um die Daten in die zugehörigen Zeitschlitze einzusetzen. Leider hat das Sternnetz mehrere Nachteile. Die verfügbare Bandbreite durch die Schaltmatrix ist begrenzt, ebenso die Integrität der durch den Schalter laufenden Daten. Ferner ist es schwierig, die Leiter zu legen, weil jedesmal ein neuer Leiter von der zentralen Steuerung zu dem Telefon gelegt werden muß, wenn ein neues Telefon hinzugefügt wird. Ferner macht ein Versagen des zentralisierten Steuerungssystems das ganze System funktionsunfähig.
• Eine andere Datensystemarchitektur, die leichter zu verlegen ist, ist ein Ringnetz. Bei einem Ringnetz verläuft ein einzelnes Kabel durch jedes Datenendgerät, und daher wird die Netzbandbreite geteilt. Anstatt des Angewiesenseins auf zugewiesene Zeitschutze oder die Erfassung von Zeitschutzen benutzt die Bandbreitenmultiplexierung die Zeichenmethode. Bei dieser Methode läuft ein Zeichen von einem Endgerät zu einem anderen, wobei das Endgerät, das zu senden wünscht, das Zeichen aufrechterhält. Ein Endgerät kann nicht senden, wenn es nicht das Zeichen hat, und daher wird zu einer bestimmten Zeit nur ein Endgerät senden. Diese Art der Zeitmultiplexierung sendet somit Daten in unregelmäßigen Schüben anstatt in regelmäßig zugeordneten Zeitschlitzlängen. Diese Art der Übertragung eignet sich für Datenkommunikation, die typischerweise in wenig häufigen, langen Schüben auftritt. Sprechübertragungen erfordern andererseits eine kontinuierliche Verbindung über eine lange Zeitdauer.
• Eine andere Architektur zur Verhinderung von Fehlern durch zwei Benutzer, welche die Netzbandbreite gleichzeitig zu erfassen versuchen, wird bei dem Ethernet-System benutzt. Bevor ein Endgerät bei diesem System senden kann, hört es, ob die Netzbandbreite benutzt wird. Bei Sendung hört das Datenendgerät dann, ob die übermittelten Daten in der gleichen Form empfangen werden. Wenn die empfangenen Daten verschieden sind, sandte ein anderes Endgerät gleichzeitig, was zu einer Kollision und somit zu verwürfelten Daten führt. Die sendende Station unterbricht dann die Sendung und nimmt sie eine willkürliche Zeitspanne später wieder auf. Daher ist eine zentrale Steuerung der Netzbandbreitenerfassung der Zeitschlitze nicht nötig. Da die Datenübertragung selten erfolgt, sind die Wahrscheinlichkeiten einer Kollision bei der zweiten Übertragung gering. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision steigt in dem Maße, wie die Anzahl der an das System angeschlossenen Endgeräte ansteigt. Ein solches System ist für den Sprechverkehr schlecht geeignet, da die Anzahl der Kollisionen bei Sprechkommunikationen ansteigt, die kontinuierliche Übertragungen über einen längeren Zeitraum erfordern. Ferner ist die Verzögerung durch das Netz nicht fixiert.
• Eine Lösung, die Sprache und Daten kombiniert, ist in US-Patent Nr. 4,470,140 mit dem Titel "Verteilerschaltnetz (DSN)" von Coffey beschrieben. Das DSN-System ist um ein Mehrbus-Netz gebaut. In dem DSN- System besteht das Kommunikationsmedium aus verdrillten Doppelleitern. Damit das Netz richtig arbeitet, müssen wenigstens drei Doppelleiter der Verkabelung verlegt sein. Diese Verkabelung wirkt als Skelett für das DSN- System. Ein Doppelleiter dient für die Informationsübertragung zum Line Group Central Shelf und die anderen beiden Doppelleiter dienen in einer Rückschleifenanordnung zum Empfang von Sendungen von anderen Anlagen oder Fernanlagen durch das Line Group Central Shelf. Jede Sende- und Empfangsleitung ist in Blöcke und weiter in Zeitschlitze unterteilt. Die Kommunikation zwischen zwei beliebigen Einheiten in diesem Netz erfordert, daß jede Einheit einen Zeitschlitz für ihren eigenen Sendebedarf belegt und daß sie zur Schaffung einer wechselseitigen Kommunikation den Zeitschlitz der anderen Einheit empfängt und liest. Eine der Hauptannahmen des DSN-Systems besteht darin, daß die Informationskanäle synchron sind, d. h. daß zur informationslosen Signalgebung oder für die Laufzeit auf dem Informationskanal keine Zuschläge gemacht werden. Jeder Zeitschlitz wurde zur Aufnahme eines Byte der Information untergliedert, und demzufolge ist für Zeitfehler kein Platz.
• Das DSN-System besteht selbst aus zwei Haupteinheiten, nämlich Parallel Access Communications Interface Blocks (PIB) und Line Group Central Shelf. Die PIBs dienen zur Verbindung der Datenübertragungseinrichtung mit dem Netz. Die PIBs sind parallel zu den Sendeleitungen und parallel zu dem davor befindlichen Teil der zurückgeschleiften Empfangsleitungen geschaltet. Die Implizierung des Parallelzugriffs ist insofern bedeutsam, als bei Sendung eines PIBs auf den gemeinsamen Sendebus die Sendung vorwärts und rückwärts geschickt wird. Das Line Group Interface Shelf (LGIS) ist der Endpunkt für die gesamte Verkabelung in dem DSN-System. Das LIGIS besorgt die Netztaktung, Schaltung zwischen Sende- und Empfangsleitungen, Schaltung zwischen Hausanrufen und dem öffentlichen Telefonnetz sowie alle Netzsteuerfunktionen.
• Wenn ein PIB die Sendung einer Information wünscht, erfolgen zwei Vorgänge. Die PIB-Sendeleitung setzt zuerst eine Taktungsinformation ab, um die Zeit der Sendung auf dem Sendebus festzustellen. Diese Taktungsinformation wird durch das Line Group Central Shelf generiert und auf der Empfangsleitung ausgesendet. Durch Prüfung des Status der Empfangs- und Sendeleitung kann das PIB ermitteln, daß ein bestimmter Zeitschlitz frei ist. Diese Feststellung, ob ein Zeitschlitz frei ist, ist von dem Parallelanschluß des PIB an die Sende- und die Empfangsleitung vollständig abhängig.
• Die vorliegende Erfindung schafft ein Netzwerk mit einem Nachrichtenübertragungskanal mit breiter Bandbreite. Dieser Kanal ist architektonisch als zeitgeordneter Bus organisiert. Alle Knoten des Systems sind an das sendende Medium und das empfangende Medium gekoppelt. Die Netzbandbreite ist in Zeitschlitze unterteilt. Die Zeitschlitze werden durch einen Taktmarkengenerator begrenzt, wobei jeder Knoten die Taktmarken nur auf dem empfangenden Medium feststellt. Die Zeit zwischen jeder Taktmarke definiert einen Block, wobei jeder Block aus mehreren Zeitschlitzen besteht. In diesem Netz kann jeder Knoten eine unterschiedliche physikalische Distanz von einem zentralen Wendepunkt oder Kopfende haben, was zur Folge hat, daß wegen der Differenzen der Übertragungszeit zum Kopfende und zurück jeder Knoten relativ zu der empfangenen Taktmarke in unterschiedlicher Zeit sendet. Demgemäß sendet jeder Knoten ein Testsignal und mißt nach der Sendung die Zeit, bis er das Testsignal wieder zurückempfängt. Diese als Asymmetriezeit bezeichnete Zeit wird für die Informationsübertragungen benutzt. Bei allen folgenden Übertragungen sendet jeder Knoten um eine der Asymmetriezeit gleiche Zeitdauer vor dem Zeitschlitz, in den er zu senden versucht.
• Das bei dieser Erfindung verwendete Netz ist vom Medium unabhängig. Bei einer Ausführungsform ist das Übertragungsmedium ein Breitband-CATV-Kabel mit einem Sende- und einem Empfangskanal, die durch unterschiedliche Frequenzbänder definiert sind. Der Systemkopf umfaßt einen Frequenzumsetzer zur Umsetzung des gesendeten Signal aus dem Sendekanal auf das Empfangsfrequenzband des empfangenden Kanals. Das System erlaubt Mehrfachkanäle, so daß eine wachsende Zahl von Benutzern an das System angeschlossen werden kann. Die Information wird asynchron in den Zeitschlitz gesendet, so daß die Notwendigkeit einer genauen Synchronisation zur Plazierung eines Übertragungspakets in einem bestimmten Zeitschlitz entfällt. Jeder Kanal kann mehrere Signal-Zeitschlitze und Sprechübertragungszeitschlitze enthalten. Jeder Block hat vorzugsweise einen ersten Teil, der Signalisierpaketen zugewiesen ist, und dann mehrere Zeitschlitze für Sprechübertragung. Wenn ein Knoten einen anderen zu rufen wünscht, wird ein Identifizierungssignal in dem Signalisierteil des Zeitmultiplexkanals gesendet und als Signalisierkanal bezeichnet. Wenn der aufgerufene Knoten das Signal empfängt, sendet er ein Bestätigungssignal in den Signalisierteil. Der rufende Knoten signalisiert dann einen bestimmten Zeitschlitz, in dem digital umgesetzte Sprache oder Daten folgen sollen. Jeder der beiden Knoten kann dem anderen Knoten befehlen, zur Kommunikation auf einen anderen Zeitschlitz oder Kanal zu schalten. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn ein Kanal äußerst stark belegt ist. Für die wechselseitige Sprechübermittlung würde vorzugsweise der erste Knoten in den bestimmten Zeitschlitz in jedem zweiten Block und der zweite Knoten in den Blöcken dazwischen senden.
• Daten und digital umgesetzte Sprache werden in der gleichen Weise gesendet, wodurch die erforderliche Schaltung vereinfacht wird. Der Signalisierkanal benutzt ein geschlitztes Kollisionsbestimmungssystem des ALOAH- Typs mit Überwachung jedes Knotens auf der Empfangsleitung zur Feststellung, ob das gesendete Signal in der gleichen Form empfangen wird. Wenn einen Kollision festgestellt wird, wartet der Knoten eine willkürliche Zeitspanne und versucht dann die Sendung erneut. Kollisionen innerhalb der Sprech-Zeitschlitze benutzen eine ALOAH-Kollisionstechnik, bei der ein Testsignal in einen vermutlich freien Zeitschlitz eingegeben und das empfangene Signal mit dem Original verglichen wird. Wenn das Testsignal unversehrt zurückkehrt, wird der Zeitschlitz als belegt angesehen. Wenn ein Fehler festgestellt wird, wartet der Knoten, belegt einen anderen Zeitschlitz, und das Verfahren beginnt erneut. Vor der Sendung muß der Knoten feststellen, daß der Zeitschlitz für eine Serie von Blöcken frei ist. Wenn ein Knoten einmal einen Zeitschlitz durch Sendung in ihm erfaßt hat, hält er diesen Zeitschlitz für die Dauer der Übertragung fest. Andere Knoten werden die in diesem Zeitschlitz übertragenen Daten feststellen und nicht versuchen, diesen Zeitschlitz zu erfassen.
• Die Erfindung wird ferner nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems;
• Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm der Frequenzumsetzung, die durch die Kopf-Rücksendeeinheit der Fig. 1 durchgeführt wird;
• Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, das die Sendezeitdifferenzen zu der Kopf-Rücksendeeinheit erläutert;
• Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der Schaltung für einen Anschluß an einen Knoten des Systems der Fig. 1;
• Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Schaltung für einen Telefonanschluß an einem Knoten des Systems der Fig. 1;
• Fig. 6 ist ein Taktdiagramm, das die Zeitmultiplexierung der vorliegenden Erfindung zeigt; und
• Fig. 7 ist ein Diagramm der verschiedenen Frequenzkanäle, die in einem erfindungsgemäßen Übertragungssystem benutzt werden.
• Fig. 1 zeigt ein Übertragungssystem, bei dem ein Breitbandmedium (vorzugsweise Breitband-Koaxialkabe 1 oder faseroptisches Kabel) 12 mit einer Mehrzahl von Verzweigungen 14 an eine Kopf-Rücksendeeinheit (HRU) 16 gekoppelt ist. Obgleich topologisch eine Baumstruktur, ist das Netz logisch als ein zeitgeordneter Bus organisiert, wie in Fig. 3 gezeigt wird.
• Mehrere Sprech-Schnittstelleneinheiten (VIU) 18 sind dargestellt, die an ein Telefon 20 gekoppelt sind. Ferner ist eine Fernleitungsschnittstelleneinheit (TIU) 22 gezeigt, die mehrere Femleitungen 24 für die Verbindung mit einem öffentlichen Netz hat. Ein vollständiges System hat typischerweise eine große Anzahl von Sprech-Schnittstelleneinheiten 18 und kann mehrere Fernleitungsschnittstelleneinheiten 22 haben. Ferner sind zwei Dienstknoten vorgesehen und als Bedienungsmann- Schnittstelleneinheit 26 und Netzbetreiber-Knoten 28 bezeichnet.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Frequenzumsetzung durch die Kopf-Rücksendeeinheit (HRU) 16 der Fig. 1 durchgeführt, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Sendesignale von den verschiedenen Knoten 30 der Fig. 1 werden in einem ersten Frequenzband 32 von HRU 16 empfangen. HRU 16 setzt diese Signale auf ein zweites Frequenzband 34 um und sendet die Signale über das Breitbandkabel zu allen Knoten zurück. Jedes Frequenzband 32 und 34 ist vorzugsweise 6 Megaherz (MHz) breit. Weitere Kanäle können für andere Datenübertragungen oder zusätzliche Sprechkanäle hinzugefügt werden. Die sendenden Kanäle liegen vorzugsweise in dem Bereich von 5 bis 108 MHz, während die empfangenden Kanäle in dem Bereich von 174 bis 400 MHz sind. Dies ist das Nittelspaltformat für den von den meisten Breitbandortsnetzen benutzten Frequenzmultiplex.
• In dem üblichsten Falle empfängt die HRU Signale auf dem ankommenden Schenkel des Netzes und sendet sie zurück auf dem abgehenden Schenkel des Netzes. Die HRU liefert ein Konstantphasen-Datensignal an das abgehende Frequenzband durch Addierung einer bruchteiligen Bit- Wartezeit zu ankommenden Paketen, da ihre relative Phase bei Erreichen der HRU mit der physikalischen Position der VIU im Netz variiert, und durch Einsetzen eines Pseudo- Ruhezeichens für Zeiten, in denen keine Daten ankommen. Die HRU benutzt eine in der Technik bekannte, digitale Phasenregeischleife (DPLL) für das Einsetzen dieser variablen bruchteiligen Bit-Wartezeit.
• Eine in dem VIU-Modem angeordnete Phasenregelschleife (PLL) gewinnt aus diesem Abström- Signal den Systemtakt, und die Empfänger/Senderschaltung benutzt diesen Takt zum Empfangen von Abström-Daten wie auch zum Senden von Anström-Daten.
• Fig. 3 zeigt ein Paar Sprechschnittstelleneinheiten (VIU) 36 und 38. Das Frequenzband 32 (von Fig. 2) auf dem Breitbandkabel 12 ist schematisch als Sendeleitung 40 gezeigt, wobei das Frequenzband 34 als empfangende Leitung 42 gezeigt ist. Jede VIU 36 und 38 sendet in Band 32 (Leitung 40), wie durch die Pfeile 44, 46 gezeigt ist. In ähnlicher Weise empfängt jede VIU 36 und 38 Signale in einem Frequenzband 34 (Leitung 42), wie durch Pfeile 48, 50 gezeigt ist. Eine in dem Frequenzband 34 erscheinende Reihe von Taktmarken 52 ist unter der Leitung 42 in Fig. 3 gezeigt.
• Wie ersichtlich hat VIU 36 einen Abstand L1 von HRU 16, während VIU 38 von HRU 16 einen Abstand L2 hat. Wenn VIU 36 versuchen würde, in einen N Mikrosekunden nach einer Taktmarke 52 beginnenden Zeitschlitz zu senden, indem die Sendung tatsächlich N Mikrosekunden nach Feststellung der Taktmarke beginnt, würde die Sendung tatsächlich von VIU 36 um eine (Asymmetrie)zeit t später empfangen werden. Die (Asymmetrie)zeit t ist (2*L&sub1;/C)+t&sub0;, worin L&sub1; der Abstand zur HRU 16 ist, C die Signalgeschwindigkeit auf dem Sendemedium und t irgendeine durch die HRU eingetretene Verzögerung sind. Eine Sendung von VIU 38 andererseits wird um (2*L&sub2;/C)+t&sub0; verzögert. Demgemäß fallen die von VIU 36 gesendeten Daten tatsächlich weiter als die von VIU 38 gesendeten Daten hinter die Taktmarke 52 zurück.
• Dieses Problem wurde in der Vergangenheit unter Benutzung einer Taktgabe auf der Sendeleitung wie bei dem Ringnetzwerk oder unter Benutzung der parallelen Sendetaktgabe wie in dem oben diskutierten Coffey-Patent gelöst. Nach der vorliegenden Erfindung bestimmt beim Laden jede VIU ihre besondere Asymmetriezeit, indem sie ein Prüfdatenpaket sendet und die Zeitspanne berechnet, bevor sie das Prüfdatenpaket empfängt. Diese Zeit wird dann als eine Asymmetriezeit bezeichnet, und jedes danach gesendete Informationspaket wird um eine der Asymmetriezeit gleiche Zeitspanne vor der Zeit gesendet zu der der bestimmte Zeitschlitz auf der Empfangsleitung 42 an der bestimmten VIU festgestellt wird. Das Testpaket wird unmittelbar nach Empfang der Blocktaktmarke gesendet. Wenn beispielsweise eine VIU eine Asymmetriezeit von 38 Mikrosekunden feststellt, stellt dies ein Netz von etwa 3 Meilen im Radius dar (unter Annahme einer Laufzeit von 6,25 Mikrosekunden je Meile für eine elektromagnetische Welle in dem Koaxialmedium)
• Die Taktmarken 52 werden vorzugsweise durch einen in der HRU 16 der Fig. 1 angeordneten Taktmarkengenerator oder in einem separaten, an irgendeinem Punkt längs der Sendeleitung 40 angekoppelten Taktmarkengenerator erzeugt. Der Taktmarkengenerator kann sich an irgendeiner Stelle an dem Kabel 12 befinden, muß aber innerhalb des Frequenzbandes 32, wie in Fig. 2 gezeigt, senden. Die Taktmarken werden dann durch HRU 16 in das Frequenzband 34 umgesetzt. Die Sendungen innerhalb des Freouenzbandes 34 werden von den anderen Knoten nicht bemerkt, da sie in diesem Frequenzband nicht empfangen.
• Fig. 4 ist ein Blockdiagramm der Schaltung irgendeines mit dem System verbundenen Knotens. Eine Medium-Schnittstelleneinheit koppelt den Knoten an das Medium und an die Steuerlogik. Eine Anwendungs- Schnittstelleeinheit koppelt die besondere Anwendung an die Steuerlogik und das Medium. Diese Kerntechnologie macht Modulbauweise möglich und verringert die Kompliziertheit und den Zeitbedarf für die Entwicklung neuer Anwendungsprodukte drastisch, so daß hochqualitative zuverlässige Produkte viel schneller geliefert werden können.
• Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm einer erfindungsgemäßen Sprech-Schnittstelleneinheit. Ein Modem 60, der als Datenträger-Schnittstelleneinheit dient, ist mit einem Breitband-Kabelsystem und einer Zwischenleitungsschaltung 62 gekoppelt. Die Zwischenleitungsschaltung 62 ist über einen Codec (Coder/Decoder) 64 und eine Telefon- Schnittstellenschaltung 66 mit einem Telefon gekoppelt. Die Zwischenleitungsschaltung 62 wird durch eine ZVE mit ihrem zugeordnetem RAM und ROM gesteuert. Die Zwischenleitungsschaltung besteht aus einem Sender/Empfänger (RxTx), einem Paketsteuergerät (PCTL) und einem Paket-RAM (PRAM). Bei dieser Anordnung wirken der Oodec und die Telefon-Schnittstellenlogik als Anwendungs-Schnittstelleneinheit. Die Zwischenleitungsschaltung, ZVE, RAM und ROM haben die Funktion einer Knoten-Steuerlogikeinheit.
• Die Arbeitsweise der Sprech-Schnittstelleneinheit ist anhand des Taktdiagramms der Fig. 6 verständlich. Eine von einem Taktmarkengenerator gesendete Taktmarke 52 wird einmal je Millisekunde gesendet und erstellt die Verbindungsblockstruktur. Jede RxTx-Schaltung der VIU sperrt nach Prüfung der Taktmarken auf Unversehrtheit ihre eingebauten Zähler für die durch die Taktmarken erstellte Synchronisierung.
• Die ZVE der VIU befiehlt der RxTx- und PCTL- Schaltung, unmittelbar im Anschluß an die Zeitmarke Signalisierpakete in den Zeitschlitz zu senden. RxTx mißt die Asymmetriezeit des ersten dieser Signalisierpakete und stellt ihre Sendesynchronisation ein, um (Asymmetrie)Bits zu starten, bevor die nächste Taktmarke empfangen wird (d. h. bevor ihre Einpfangssynchronisation beginnt). Somit erscheint irgendein von einer VIU gesendetes Signalisier- oder Sprechpaket in dem bezogen auf die Taktmarke richtigen Augenblick an der HRU.
• Die RxTx-Schaltung überwacht jeden ankommenden Zeitschlitz und bestimmt durch Feststellung der An- oder Abwesenheit eines Datenpaket-Begrenzungszeichens, ob der Zeitschlitz frei oder belegt ist. Sie gibt diese Information an die PCTL-Schaltung, die eine Tabelle dieser Information in dem PRAM unterhält. Das PRAM ist zwischen PCTL und der ZVE mit Doppelport versehen; daher kann die ZVE diese Tabellen lesen und einen freien Zeitschlitz auswählen, wenn sie eine Verbindung herstellen will.
• Die ZVE einer VIU beansprucht einen Sprech- Zeitschlitz, indem sie der RxTx befiehlt, einen einzelnen beanspruchenden Ton in die vordere Hälfte eines Zeitschlitzpakets in jenem Zeitschlitz zu senden, und sicherstellt, daß keine andere VIU versucht hat, gleichzeitig denselben Zeitschlitz zu beanspruchen. Die RxTx-Schaltung gewährleistet dies durch Vergleich des gesendeten Pakets mit dem empfangenen Paket und Prüfung auf Gleichheit. Alle anderen Einheiten an dem Netz sehen das beanspruchende Tonpaket auf dem beanspruchten Zeitschlitz und verändern daher den Status dieses Zeitschlitzes in ihrer in dem PRAM befindlichen Tabelle der freien/belegten Zeitschlitze von frei in belegt.
• Wenn ein Zeitschlitz beansprucht wurde, kann die ZVE der PCTL-Schaltung befehlen, eine digitale Verbindung zwischen einem Netz-Sprechzeitschlitz und einem Codec herzustellen. Die RxTx-Schaltung empfängt die ankommenden, seriellen Pluscodemodulation-Datenproben aus dem Netz während des ausgewählten Zeitschlitzes, nimmt ihre Synchronisation vor, führt eine Umwandlung von seriell in parallel durch und liefert die Proben an die PCTL-Schaltung. Die PCTL-Schaltung speichert dann die Daten in Ringspeichern mit PRAM-Residenz und sendet nach Bedarf Daten-Bytes an den Codec.
• In der umgekehrten Richtung liefert der Codec PCM- Datenproben an die PCTL-Schaltung, die sie in Ringspeichern mit PRAM-Residenz bis zu dem Zeitpunkt speichert, an dem sie über ein Netz-Sprechpaket gesendet werden müssen. Die PCTL-Schaltung ruft dann diese Proben aus dem PRAM ab und schickt sie an die RxTx-Schaltung, die eine Präambel und ein Begrenzungszeichen (zur richtigen Synchronisation an dem Paketziel) anbringt, eine Umwandlung von parallel in seriell durchführt und die Information während des ausgewählten Zeitschlitzes an das Netz sendet.
• Ferner liefert die PCTL-Schaltung nach Bedarf von den Speichern mit PRAM-Residenz, die Ton-Digitalproben enthalten, nach Bedarf Töne an den Codec (Wählton, Rückruf ton, Besetztzeichen, DTMF-Töne usw.). Die PCTL benutzt auch Nachschlagetabellen mit PRAM-Residenz, um nach Bedarf Signale durch einen Systemverlustplan zu verstärken oder zu dämpfen.
• Wenn ein Teilnehmer beim Betrieb Telefon 20 aufnimmt und eine Nummer wählt, stellt ZVE 68 diese Wahl fest und weist den Signalpaket-Kontroller 76 an, ein Rufanfrage-Signalisierpaket mit der Netzadresse der gewählten Zahl zu senden. Die Ruf zahl kann eine andere VIU in dem Netz sein oder eine außerhalb befindliche Zahl, die zugänglich wird, indem man zuerst eine Fernleitungs-Schnittstelleneinheit 22 adressiert. Jeder Knoten oder jede Sprech-Schnittstelleneinheit hat in dem Netz eine Adresse, die in ROM 72 gespeichert ist. Der Paket-Kontroller 76 sendet das Rufanfrage-Signalpaket in einen leeren Signalpaketbereich 88 und nimmt eine Kollisionsfeststellung vor, um zu bestimmen, ob die Sendung erfolgreich war. Das Rufanfrage-Signalpaket bezeichnet einen Zeitschlitz für die Antwort. Die Blöcke werden dann überwacht, um festzustellen, ob von dem angerufenen Knoten ein Bestätigungssignal empfangen wird. Das Netzelement an dem angerufenen Knoten liest das an ihn adressierte Rufanfrage-Signalpaket und antwortet durch Senden einer Antwort in dem Umkehrblock des bezeichneten Zeitschlitzes. Wie in Fig. 6 gezeigt, sendet der empfangende Netzknoten immer in dem Block B, während der sendende Knoten Block A benutzt. Jeder Block A und B tritt einmal in jedem Zyklus auf. Wenn ein Bestätigungssignal erhalten wird, beginnt die Sendung des digital umgesetzten Tonsignals in dem bezeichneten Zeitschlitz. Der anrufende Knoten sendet in jedem Block A, während der angerufene Knoten in jedem dazwischen liegenden Block B sendet.
• Jeder Netzknoten hat eine numerische Adresse. Bei einem Vielkanalsystem wird ein Signalpaket (aufeinanderfolgend) auf alle Kanäle in dem Netz gesendet. Die Antwort des angerufenen Netzknotens kann sein, daß er mit einer anderen Übertragung belegt ist, daß er zur Sendungsannahme bereit ist oder daß der anrufende Knoten zur Sendung auf einen anderen Kanal schalten sollte. Dies schafft die Fähigkeit, auf verschiedene Kanäle zu schalten, wodurch die Notwendigkeit einer zentralen Brücke zur Verbindung der Kanäle entfällt.
• Fig. 7 ist ein Diagramm der verschiedenen Kanäle, die bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems benutzt werden. Wie gezeigt, kann eine Anzahl von Kanälen zur Sprechübertragung benutzt werden, wobei andere Kanäle Video- oder Datenübertragungen für besondere örtliche Netze zugewiesen sind. Jeder Kanal hat einen Empfangs- und Sendeteil mit je 6 MHz Breite, wobei die Sende- und Empfangskanäle wie oben diskutiert frequenzmäßig getrennt sind.
• Wie den Fachleuten verständlich ist, kann die vorliegende Erfindung in anderen spezifischen Ausführungsformen verwirklicht werden, ohne von ihrer Idee oder von ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Beispielsweise kann man anstelle des Breitband-Koaxialkabels Faseroptik-, Infrarot- oder andere Übertragungsmedien benutzen. Alternativ können anstelle der Trennung von Sprache und Daten auf unterschiedlichen Kanälen diese auch in verschiedenen Zeitschlitzen desselben Kanals übertragen werden. Ferner könnte das Netz in solcher Weise konfiguriert und betrieben werden, daß jeder Knoten einem spezifischen Zeitschlitz zugewiesen ist und einer oder mehrere andere Knoten als zentraler Multiplexauflösungspunkt wirken. In diesem Fall arbeitet das Netz als ein verteilter, geographisch getrennter Multiplexer. Dementsprechend soll die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft sein, aber nicht den Umfang der Erfindung begrenzen, der durch die folgenden Ansprüche angegeben wird

Claims (10)

1. Ein Verfahren für die in einem bestimmten Zeitschlitz zu erfolgende Übertragung von Informationen von Knoten (30) eines Zeitmultiplex-Kommunikationssystems mit unidirektionalem Übertragungsbus (12), der durch Kopfende (16) abgeschlossen wird und an diesem Kopfende in einen unidirektionalen Empfangsbus mit Ursprung vom Kopfende umgewandelt wird, wobei dieses Verfahren folgende Stufen aufweist:

Übertragung eines Testsignals vom Knoten über den Übertragungsbus, wobei die Übertragungsstufe durch eine Vorrichtung ausgelöst wird, die über den Knoten an das Zeitmultiplex-Kommunikationssystem gekoppelt ist;

Empfang des Testsignals über den Empfangsbus am Knoten;

die am Knoten vorgenommene Berechnung der zwischen den Übertragungs- und Empfangsstufen abgelaufenen Zeit; und

Übertragung eines Informationssignals in einem der abgelaufenen Zeit gleichen Zeitraum, ehe sich der Zeitschlitz auf dem Empfangsbus am Knoten einstellt.

2. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 1, zu dem die Stufe gehört, ein Sprachsignal zwecks Erzeugung des Informationssignals zu digitalisieren.

3. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 1 oder 2 mit einer Stufe zur Übertragung eines Informationssignals, die die asynchrone Übertragung der Informationen in dem Zeitschlitz umfaßt.

4. Ein Verfahren entsprechend Ansprüchen 1, 2 oder 3, das folgende Stufen aufweist:

Erzeugung einer periodischen Taktmarke, wobei die Perioden zwischen den Taktmarken Rahmen bilden und jeder Rahmen eine Mehrzahl von Zeitschlitzen aufweist;

Übertragung von Informationssignalen an einen zweiten Knoten in dem bestimmten Zeitschlitz in den ersten Rahmen, wobei die ersten Rahmen jeweils im Wechsel mit einem anderen Rahmen auftreten; und

Empfang der Informationssignale des zweiten Knotens in dem bestimmten Zeitschlitz in den zweiten Rahmen, wobei die zweiten Rahmen jeweils im Wechsel mit den ersten Rahmen auftreten.

5. Ein Verfahren entsprechend Anspruch 4, bei dem die Stufe zur Erzeugung einer periodischen Taktmarke den Empfang eines Taktsignals von einem öffentlichen Netz einschließt und die taktmarken anhand des Taktsignals des öffentlichen Netzes zu erzeugen

6. Eine Kommunikationssystem zum Informationsaustausch zwischen einer Mehrzahl von Knoten (30), das folgendes umfaßt:

ein unidirektionales Übertragungsmedium (12), durch welches jeder Knoten jeweils an Kopfende (16) des Übertragungsmediums gekoppelt wird;

ein unidirektionales Empfangsmedium (12), das sich von einem Ursprungsende zu jedem Knoten erstreckt;

Kopfende-Umwandlungsmittel für die Weiterleitung der am Kopfende des Übertragungsmediums empfangenen Signale an das Empfangsmedium;

Mittel zur Erzeugung einer periodischen Taktmarke am Empfangsmedium, wobei jedes Intervall zwischen einem Paar Taktmarken ein Rahmen ist und jeder Rahmen eine Mehrzahl von Zeitschutzen bildet;

Mittel zur Übertragung eines Testsignals von einem ersten Knoten am Übertragungsmedium in Reaktion auf eine am Knoten geforderte Kalkulation des Laufzeitunterschieds;

Mittel zum Empfang des Testsignals am ersten Knoten des Empfangsmediums;

Mittel zu der am ersten Knoten vorzunehmenden Kalkulation des abgelaufenen Lauf zeitunterschied zwischen der Übertragung und dem Empfang des Testsignals; und

Mittel zur Übertragung der Informationen für einen bestimmten Zeitschlitz von dem ersten Knoten in einer dem Laufzeitunterschied gleichen Zeit, ehe sich der bestimmte Zeitschlitz am Empfangsmedium einstellt.

7. Ein Kommunikationssystem entsprechend Anspruch 6 mit an den ersten Knoten gekoppelten Mitteln zur Digitalisierung eines Sprachsignals, um die Information zu erzeugen.

8. Ein Kommunikationssystem entsprechend Anspruch 6 oder 7, dessen Übertragungsmedium und Empfangsmedium separate Frequenzkanäle auf einem einzigen Substanzmedium sind, während das Umwandlungsmittel ein Frequenzumsetzer ist.

9. Ein Kommunikationssystem entsprechend Anspruch 8, mit einer Mehrzahl von Mitteln zur Digitalisierung von Sprachsignalen, wobei jedes Digitalisierungsmittel an einen der Knoten (30) gekoppelt ist und jeder Knoten jeweils eine separate Adresse und eine Mehrzahl von Speichern hat, die zur Speicherung der Knotenadressen jeweils an einen der Knoten gekoppelt sind.

10. Ein Kommunikationssystem entsprechend Anspruch 8 oder 9, mit einer Mehrzahl von Übertragungs- und Empfangskanälen auf dem Substanzmedium, wobei jeder Knoten jeweils über Mittel verfügt, um auf mehr als einem Kanal übertragen und empfangen zu können.