DE19531761C1 - Synchrones Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem für unterschiedliche Bitraten - Google Patents
Synchrones Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem für unterschiedliche BitratenInfo
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Description
In der (synchronen) Zeitmultiplextechnik geht die Übermittlung
(Übertragung und/oder Vermittlung) von Signalen in zeitlich
voneinander getrennten Kanälen (Zeitkanälen) vor sich, die
jeweils durch (auch time slots, Zeitschlitze, genannte)
Zeitfächer von einheitlicher Dauer und fester, sich in jedem
Zeitmultiplexrahmen einer Zeitmultiplexrahmenfolge wiederho
lender Zeitlage gegeben sind.
Im Regelfall ist für jeden Zeitkanal ein Zeitfach je Zeitmul
tiplexrahmen reserviert, womit dann in jedem Zeitkanal die
gleiche Bitrate zur Verfügung steht (Leon W. Couch II: Digital
and Analog Communication Systems, Fourth Edition, New York
u. a. 1993, S. 206 . . . 223; Dieter Stoll: Einführung in die
Nachrichtentechnik, Berlin u. a. 1978, S. 207 . . . 211; Karl
Dirk Kammeyer: Nachrichtenübertragung, Stuttgart 1992, S. 216
. . . 218; Taschenbuch der Nachrichtentechnik, 3. Ausg., Berlin
1988, S. 279 . . . 285; US 5 353 145 A; US 5 323 255 A; US 5 103 333 A).
Wenn in einem Synchron-Zeitmultiplex-Koppelnetz Ver
bindungen mit höheren Bitraten durchzuschalten sind, werden in
bisher verwendeten elektronischen Koppelnetzen den betreffen
den Verbindungen jeweils mehrere Zeitfächer je Zeitmultiplex
rahmen zugeteilt (Mehrkanal-Durchschaltung), womit jeweils
eine Bitrate zur Verfügung steht, die gleich einem Vielfachen
der Regel-Bitrate eines Zeitkanals ist. Bei einer solchen Re
alisierung haben hochbitratige Verbindungen allerdings im all
gemeinen höhere Verlustwahrscheinlichkeiten (IEEE Journal on
Selected Areas in Communications, 9(1991)2, 226 . . . 232).
Die Erfindung zeigt demgegenüber einen anderen Weg zu einem
(synchronen) Zeitmultiplex von Zeitkanälen unterschiedlicher
Bitraten.
Die Erfindung betrifft ein synchrones Zeitmultiplex-Telekom
munikationssystem für unterschiedliche Bitraten, mit jeweils
durch Zeitfächer systemeinheitlicher Dauer und fester, sich in
jedem Zeitmultiplexrahmen einer Zeitmultiplexrahmenfolge wie
derholender Zeitlage gegebenen Zeitkanälen; dieses Zeitmulti
plex-Telekommunikationssystem ist erfindungsgemäß dadurch ge
kennzeichnet, daß jeweils signalquellenseitig in einer der je
weiligen signalquellenindividuellen, von den Bitraten der an
deren Signalquellen unabhängigen Quellen-Bitrate entsprechen
den Anzahl von Bits zu jeweils ein Zeitfach belegenden Bytes
nicht systemeinheitlicher Bitanzahl zusammengefaßte optische
Kanal-Signale mit entsprechenden optischen Kanal-Signalen
anderer Signalquellen im Zeitmultiplex auf einem Multiplex-
Lichtwellenleiter zusammengefaßt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung führt dabei signal
quellenseitig jeweils ein die zu übertragenden Bits puffernder
Speicher zu einem von einer Zeitmultiplexrahmensteuerung
jeweils während des zugeordneten Zeitfachs entriegelten, mit
einer der jeweiligen signalquellenindividuellen Quellen-Bit
rate nach Maßgabe des Verhältnisses von Zeitmultiplexrahmen
dauer zu Zeitfachfolgezeit entsprechenden und von den Kanal-
Bitraten der anderen optischen Sender unabhängigen Kanal-Bit
rate arbeitenden optischen Sender, dessen ausgangsseitiger
Lichtwellenleiter mit den ausgangsseitigen Lichtwellenleitern
entsprechender anderer optischer Sender mittels eines opti
schen Kombinierers zum Multiplex-Lichtwellenleiter zusammengefaßt
ist.
Mit einer solchen Zeitmultiplexbildung, derzufolge die elek
trischen Signale zunächst in einer der jeweiligen signalquel
lenindividuellen Bitrate entsprechenden Anzahl von Bits zu
jeweils ein Zeitfach einheitlicher Zeitfachdauer belegenden
Bytes uneinheitlicher Bitanzahl zusammengefaßt und dann in
optische Signale umgesetzt werden und erst diese optischen
Signale dann im Zeitmultiplex zusammengefaßt werden, bringt
die Erfindung den Vorteil mit sich, Signale auch unterschied
licher Bitraten im synchronen Zeitmultiplex übertragen und
vermitteln zu können, ohne daß dazu im Zeitmultiplexrahmen
auch unterschiedlich viele Zeitfächer belegt werden müssen;
die Verlustwahrscheinlichkeit ist daher von der Höhe der
Bitrate unabhängig.
Weitere Besonderheiten der Erfindung werden aus der nachfol
genden näheren Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnun
gen ersichtlich. Dabei verdeutlicht
Fig. 1 die Rahmenstruktur eines Zeitmultiplex-Telekommunika
tionssystem gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur
Bildung einer solchen Rahmenstruktur.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines optischen Zeitmultiplex-
Koppelnetzes in R-Z-Struktur,
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines optischen Zeitmultiplex-
Koppelnetzes in Z-R-Struktur, und
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines optischen Koppelnetzes
für Wellenlängenmultiplex und Zeitmultiplex in R-Z-
Struktur.
Die Zeichnung Fig. 1 verdeutlicht die Rahmenstruktur eines
Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem gemäß der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Zeitmultiplexrahmen ZMR eine Reihe
von (sich von Zeitmultiplexrahmen zu Zeitmultiplexrahmen zy
klisch wiederholenden) Zeitfächern ZF1, . . . , ZFn einheitli
cher Dauer, wobei jeweils zwei aufeinanderfolgende Zeitfächer
durch eine Schutzzeitspanne SZ voneinander getrennt sein mö
gen; eine solche Schutzzeit wirkt einem Informationsverlust
bei einem Vermitteln aufeinanderfolgender Zeitfächer entge
gen. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, kann im Zeitmulti
plexrahmen am Anfang ein Rahmen-Overhead ROH vorgesehen sein,
der zu Synchronisationszwecken genutzt werden kann. Die Größe
der ein Zeitfach belegenden Bytes, d. h. die Anzahl der innerhalb
eines Zeitfachs übertragenen Bits, kann von Zeitkanal
zu Zeitkanal unterschiedlich sein; sie ist von der Bitrate
der jeweiligen Signalquelle abhängig. Die Zeitfächer eines
Zeitkanals können also beispielweise von einer Signalquelle
mit einer Bitrate von a bit/s gefüllt werden und die Zeitfä
cher eines anderen Zeitkanals von einer Signalquelle mit ei
ner davon unterschiedlichen Bitrate von b bit/s. In Fig. 1
wird dies durch in den Zeitfächern ZF1, ZF2, ZFn skizzierte
Bytes von der einheitlichen Zeitfachdauer entsprechender ein
heitlicher Dauer verdeutlicht, die aus unterschiedlich langen
und damit auch unterschiedlich vielen 0- und 1-Bits gebildet
sind. Die Zeitfächer sind transparent bezüglich des Transfer
modes.
In Fig. 2 ist schematisch in einem zum Verständnis der Erfin
dung erforderlichen Umfang ein Ausführungsbeispiel für die
signalquellenseitige Realisierung eines Zeitmultiplex-Tele
kommunikationssystems gemäß der Erfindung skizziert. Gemäß
Fig. 2 ist signalquellenseitig zur Multiplexbildung jeweils
ein von einer Zeitmultiplexrahmensteuerung RS her im Takt der
Zeitmultiplexrahmen jeweils während des der betreffenden Sig
nalquelle zugeordneten Zeitfachs (ZF1, . . . in Fig. 1) entrie
gelter elektrooptischer Sender M1, . . . vorgesehen, dessen
ausgangsseitiger Lichtwellenleiter L1, . . . mit den ausgangs
seitigen Lichtwellenleitern . . . , Ln entsprechender anderer
elektrooptischer Sender . . . , Mn mittels eines optischen Kom
binierers C zu einem Multiplex-Lichtwellenleiter ML zusammengefaßt
ist. Jeder elektrooptische Wandler M arbeitet mit ei
ner Kanal-Bitrate, die der jeweiligen Quellen-Bitrate nach
Maßgabe des Verhältnisses von Zeitmultiplexrahmendauer T (in
Fig. 1) zu Zeitfachfolgezeit t (in Fig. 1) entspricht. Dabei
möge, wie dies auch in Fig. 2 angedeutet ist, den optischen
Sendern M1, . . . , Mn jeweils ein die zu übertragenden Bits zu
nächst puffernder FIFO-Speicher SP1, . . . , SPn vorgeschaltet
sein, in den die zu übertragenden Bits kontinuierlich mit der
jeweiligen Quellen-Bitrate eingeschrieben werden können, um
danach jeweils während des der betreffenden Signalquelle zu
geordneten Zeitfachs mit der jeweiligen, um den Faktor T/t
höheren Kanal-Bitrate ausgelesen und dem elektrooptischen
Sender zugeführt zu werden.
Die Rahmensteuerung RS sendet zu Beginn jedes Zeitmultiplex
rahmens (ZMR in Fig. 1) den Rahmen-Overhead (ROH in Fig. 1)
aus; danach entriegelt sie einen der elektrooptischen Sender
M1, . . . , Mn nach dem anderen jeweils während eines Zeitfaches
(ZF1, . . . , ZFn in Fig. 1).
Der während des Zeitfachs ZF1 entriegelte elektrooptische
Sender M1 liest den ihm vorgeschalteten Pufferspeicher SP1
mit einer der betreffenden Quellen-Bitrate von beispielsweise
a bit/s entsprechenden Kanal-Bitrate von a·T/t bit/s aus und
setzt die elektrischen Signalbits in optische Signalbits um,
die in den ausgangsseitigen Lichtwellenleiter L1 eingespeist
werden.
An das erste Zeitfach schließt sich nach einer Schutzzeit
spanne (SZ in Fig. 1) das nächste Zeitfach ZF2 an, in dessen
Verlauf der nächste elektrooptische Sender von der Rahmen
steuerung RS her entriegelt ist und den ihm vorgeschalteten
Pufferspeicher mit einer der betreffenden Quellen-Bitrate
von beispielsweise b bit/s entsprechenden Kanal-Bitrate von
b·T/t bit/s ausliest und in optische Signalbits umsetzt, die
in den ausgangsseitigen Lichtwellenleiter L2 eingespeist wer
den.
Dies setzt sich in entsprechender Weise fort, bis schließlich
im Verlauf des letzten Zeitfachs ZFn der letzte elektrooptische
Sender Mn von der Rahmensteuerung RS her entriegelt ist
und den ihm vorgeschalteten Pufferspeicher SPn mit einer der
betreffenden Quellen-Bitrate von beispielsweise z bit/s ent
sprechenden Kanal-Bitrate von z·T/t bit/s ausliest und in op
tische Signalbits umsetzt, die in den ausgangsseitigen Licht
wellenleiter Ln eingespeist werden.
Die geschilderten Vorgänge wiederholen im Zyklus der Zeitmul
tiplexrahmen.
Die auf den im optischen Kombinierer C zusammenlaufenden
Lichtwellenleitern L1, . . . , Ln auftretenden, zeitlich gegen
einander versetzten optischen Kanal-Signalbytes werden durch
den optischen Kombinierer C im Zeitmultiplex zusammengefaßt;
man erhält dann auf dem Multiplex-Lichtwellenleiter ML ein
optisches Zeitmultiplexsignal mit der in Fig. 1 skizzierten
Rahmenstruktur.
Empfangsseitig kann das optische Zeitmultiplexsignal mit Hil
fe von einem optischen Splitter nachgeschalteten, zeitfach
richtig entriegelten optoelektrischen Wandlern (Empfängern)
und nachfolgenden Pufferspeichern in einer zu den im vorste
henden geschilderten Vorgängen spiegelbildlichen Weise wieder
in die ursprünglichen elektrischen Einzelsignale aufgelöst
werden, ohne daß dies hier noch weiter ins einzelne gehend
erläutert werden muß. Dabei muß der Multiplex-Lichtwellenlei
ter ML (in Fig. 2) nicht direkt zu dem empfangsseitigen opti
schen Splitter führen; es ist vielmehr auch möglich, daß ein
optisches Zeitmultiplex-Koppelnetz dazwischenliegt, an das
eine Mehrzahl von Multiplex-Lichtwellenleitern angeschlossen
ist.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines optischen Zeitmulti
plex-Koppelnetzes für beispielsweise m Eingangs-Lichtwellen
leiter ML1, . . . , MLm bzw. Ausgangs-Lichtwellenleiter 1LM,
mLM dargestellt, auf denen jeweils n Zeitkanäle im Zeit
multiplex zusammengefaßt sein mögen; das von einer elektro
nische Steuereinrichtung S her beim jeweiligen Verbindungs
aufbau entsprechend einstellbare Koppelnetz weist dabei eine
Raum-Zeit-Struktur auf: In ihm folgt auf eine Raumkoppelstufe
mit einer Raumkoppelanordnung RK eine Zeitkoppelstufe mit
Zeitkoppeleinrichtungen Z. In diesem Koppelnetz können die
Zeitfächer eines Zeitkanals von einer niederbitratigen oder
hochbitratigen Verbindung belegt sein, ohne daß es einer
Mehrkanal-Durchschaltung bedarf.
Eine am Koppelnetzeingang liegende Synchronisationseinrich
tung SYN erkennt an Hand der Rahmen-Overheads (ROH in Fig. 1)
den jeweiligen Rahmenanfang des auf dem zugehörigen Eingangs-
Lichtwellenleiter ML1, . . . , MLm ankommenden optischen Zeit
multiplexsignals und synchronisiert die Zeitmultiplexrahmen
der einzelnen Eingangs-Lichtwellenleiter auf einen entspre
chenden Koppelnetz-Zeitmultiplexrahmen. Die Raumkoppelanord
nung RK vermittelt die an den Eingängen in ihren jeweiligen
Zeitfächern auftretenden Bytes zu dem jeweils in Frage kom
menden Ausgang hin. In der nachfolgenden Zeitstufe (Z) geht
erforderlichenfalls ein Zeitlagenwechsel vor sich, d. h. die
in den Zeitfächern eines Eingangs-Zeitkanals ankommenden By
tes werden in die Zeitfächer des Ausgangs-Zeitkanals umge
setzt. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 je Aus
gangslichtwellenleiter eine Zeitkoppeleinrichtungen Z mit n
Verzögerungseinheiten der Verzögerungszeiten 0·t bis (n-1)·t
vorgesehen; die zeitliche Relation zwischen Eingangs-Zeitka
nal und Ausgangs-Zeitkanal bestimmt die jeweils erforderliche
Verzögerungszeit. Diese wird beim Verbindungsaufbau bestimmt
und bleibt für die Dauer der Verbindung unverändert. Schließ
lich fügt eine am Koppelnetzausgang liegende Rahmenbildungs
einrichtung RB einen neuen Rahmen-Overhead (ROH in Fig. 1) ein
und speist das neue Zeitmultiplexsignal in den zugehörigen
Ausgangs-Lichtwellenleiter (1LM, . . . , mLM) ein.
In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines optischen Zeitmulti
plex-Koppelnetzes in Zeit-Raum-Struktur, d. h. Raumkoppelnetz
RK und Zeitstufe (Z) sind im Vergleich mit Fig. 3 vertauscht.
Die durchzuschaltenden Kanal-Signalbytes werden jetzt der
Raumkoppelanordnung RK bereits in der gewünschten Ausgangs-
Reihenfolge zugeführt.
Das im vorstehenden beschriebene Zeitmultiplex-Telekommunika
tionssystem gemäß der Erfindung kann in deren Weiterbildung
auch mit einem Wellenlängenmultiplex [WDM] verbunden sein,
indem auf einem Multiplex-Lichtwellenleiter ML eine Mehrzahl
von Zeitmultiplexsystemen im Wellenlängenmultiples [WDM] zusammengefaßt
ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer im übrigen auf dem Ausführungs
beispiel gemäß Fig. 4 basierenden entsprechend kombinierten
WDM-ZM-Koppelanordnung ist in Fig. 5 skizziert. Gemäß Fig. 5
sind die Koppelanordnungseingänge jeweils über eine Synchro
nisiereinrichtung SYN mit den Ausgängen von Wellenlängen
demultiplexern DEMUX verbunden, die die eingangsseitigen Mul
tiplex-Lichtwellenleiter ML1, . . . , MLn abschließen, und die
Koppelanordnungsausgänge sind jeweils über eine Rahmenbil
dungseinrichtung RB und einen Wellenlängenkonverter WK mit
den Eingängen von Wellenlängenmultiplexern MUX verbunden, die
zu den ausgangsseitigen Multiplex-Lichtwellenleitern 1LM, . . . ,
nLM führen. Wellenlängendemultiplexer, Wellenlängenmultiple
xer und Wellenlängenkonverter sind in bekannten optischen
WDM-Koppelanordnungen (Proc. ISS′95 Berlin, paper C7.1) ge
läufig, so daß hier insoweit eine kurze Erläuterung genügt:
Die WDM-Demultiplexer DEMUX splitten das jeweilige Eingangs
signal in die einzelnen Wellenlängen λ1, . . . , λk auf. Die
Synchronisationseinrichtungen SYN, die Koppelanordnung in
ihrer zeitlichen und die räumlichen Durchschaltefunktion der
sowie die Rahmenbildungseinrichtungen RB wurden bereits im
Zusammenhang mit Fig. 3 und Fig. 4 erläutert; allerdings können
jetzt am Ausgang einer Rahmenbildungseinrichtung RB in jedem
Zeitfach eines Zeitmultiplexrahmens Licht einer anderen Wel
lenlänge auftreten. Die ausgangsseitigen Wellenlängenkonver
ter WK setzen dann die von den Rahmenbildungseinrichtungen RB
her zu ihnen gelangenden Kanal-Signale jeweils auf eine ein
heitliche Ausgangswellenlänge um.
Claims (10)
1. Synchrones Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem für un
terschiedliche Bitraten, mit jeweils durch Zeitfächer system
einheitlicher Dauer und fester, sich in jedem Zeitmultiplex
rahmen einer Zeitmultiplexrahmenfolge wiederholender Zeitlage
gegebenen Zeitkanälen,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils signalquellenseitig in einer der jeweiligen
signalquellenindividuellen, von den Bitraten der anderen
Signalquellen unabhängigen Quellen-Bitrate entsprechenden
Anzahl von Bits zu jeweils ein Zeitfach (ZF1, . . . , ZFn)
belegenden Bytes nicht systemeinheitlicher Bitanzahl zusammengefaßte
optische Kanal-Signale mit entsprechenden
optischen Kanal-Signalen anderer Signalquellen im Zeitmul
tiplex auf einem Multiplex-Lichtwellenleiter (ML) zusammengefaßt
sind.
2. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß signalquellenseitig jeweils ein die zu übertragenden Bits
puffernder Speicher (SP1, . . . , SPn) zu einem von einer Zeit
multiplexrahmensteuerung (RS) jeweils während des zugeordne
ten Zeitfachs (ZF1, . . . , ZFn) entriegelten, mit einer der je
weiligen signalquellenindividuellen Quellen-Bitrate nach Maß
gabe des Verhältnisses von Zeitmultiplexrahmendauer (T) zu
Zeitfachfolgezeit (t) entsprechenden und von den Kanal-Bitra
ten der anderen optischen Sender ( . . . , Mn) unabhängigen Ka
nal-Bitrate arbeitenden optischen Sender (M1, . . . ) führt,
dessen ausgangsseitiger Lichtwellenleiter (L1, . . . ) mit den
ausgangsseitigen Lichtwellenleitern ( . . . , Ln) entsprechender
anderer optischer Sender ( . . . , Mn) mittels eines optischen
Kombinierers (C) zum Multiplex-Lichtwellenleiter (ML) zusammengefaßt
ist.
3. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die optischen Sender (M1 . . . , Mn) von der Zeitmultiplex
rahmensteuerung (RS) zyklisch jeweils für die Dauer eines
Zeitfachs (ZF1, . . . , Zn) entriegelt werden.
4. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitfächer (ZF1, . . . , Zn) einheitlicher Dauer durch
Schutzzeiten (SZ) voneinander getrennt sind.
5. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach einem der
Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitmultiplexrahmen (ZMR) am Anfang mit einem Rahmen-
Overhead (ROH) versehen sind.
6. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mehrzahl von Multiplex-Lichtwellenleitern (ML1,
MLm) an ein optisches Zeitmultiplex-Koppelnetz (RK, Z) ange
schlossen ist.
7. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das optische Zeitmultiplex-Koppelnetz (RK, Z) eine Raum-
Zeit-Struktur aufweist.
8. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach Anspruch 6
oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das optische Zeitmultiplex-Koppelnetz (RK, Z) eine Zeit-
Raum-Struktur aufweist.
9. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf einem Multiplex-Lichtwellenleiter (ML) eine Mehrzahl
von Zeitmultiplexsystemen im Wellenlängenmultiplex [WDM] zusammengefaßt
ist.
10. Zeitmultiplex-Telekommunikationssystem nach Anspruch 9
in Verbindung mit einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Koppelanordnungseingänge jeweils über eine Synchroni
siereinrichtung (SYN) mit den Ausgängen von die eingangssei
tigen Multiplex-Lichtwellenleiter (ML1, . . . , MLn) abschließenden
Wellenlängendemultiplexern (DEMUX) und die Koppelan
ordnungsausgänge jeweils über eine Rahmenbildungseinrichtung
(RB) und einen Wellenlängenkonverter (WK) mit den Eingängen
von zu den ausgangsseitigen Multiplex-Lichtwellenleitern
(1LM, . . . , nLM) führenden Wellenlängenmultiplexern (MUX) ver
bunden sind.
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