DE2031478C1 - Übertragungssystem mit Zeitkompression - Google Patents

Description

7. Übertragungssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des jeweils sendeseitigen Zufallsgenerators (14) vorzugsweise zu Beginn einer Übertragung im Klartext übertragen wird.

8. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im System Bevorrechtigungen für bestimmte Teilnehmer vorgesehen sind, und daß bei Auftreten eines bevorrechtigten Rufs an der gerufenen Station das in der einzelnen Zeitlücke empfangene Zustandskennzeichen »Prioritäts-Ruf« zumindest optisch und/oder akustisch dem betreffenden Teilnehmer zur Kenntnis gebracht wird.

9. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustandskennzeichen auch ein allgemeiner Ruf für alle Stationen vorgesehen ist

Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystern mit Zeitkompression, bei dem mehrere Sende/ Empfangsstationen, die vorzugsweise mit frequenzverschiedenen Frequenzpaaren insbesondere über eine Zentralstation zusammenarbeiten, vorgesehen sind.
Zeitkompressions-Multiplexsysteme sind an sich

J 5 bekannt, beispielsweise aus der Zeitschrift »Proceeding« IEE, Vol. 111, Nr. 4, April 1964, Seiten 647 bis 668. Das dort beschriebene System ist ein reines Zeitmultiplexsystem. Demgegenüber ist die Erfindung nicht nur bei Zeitmultiplexsystemen anwendbar, sondern auch bei Systemen, bei denen eine größere Anzahl Teilnehmer in einem größeren Frequenzbereich auf unterschiedlichen Frequenzpaaren zusammenarbeiten, wobei sich das zusammenarbeitende Sende/Empfangsstations-Paar in μ dem Frequenzbereich eine gemeinsame oder getrennte \

Übertragungsfrequenzen heraussuchen. Bei Systemen dieser Art wäre Zeitkompression an sich gar nicht erforderlich. Allen Systemen der beschriebenen Art haftet der Nachteil an, daß ein in einer Verbindung festgelegter Teilnehmer für einen neu rufenden Teilnehmer hinsichtlich seines derzeitigen Betriebszustandes nicht erkennbar wird. Wünschenswert wäre es, wenn in einem solchen Übertragungssystem der neu rufende Teilnehmer erkennen könnte, daß der von ihm gerufene Teilnehmer beispielsweise durch eine andere Verbindung belegt ist. Auch Prioritäten für einzelne Verbindungen sind bei den bestehenden Systemen der beschriebenen Arten praktisch nur schwer realisierbar. Es wären Zweit- und Drittempfänger jeweils erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Schwierigkeiten auf einfache Weise zu begegnen.

Bei einem Übertragungssystem mit Zeitkompression, bei dem mehrere Sende/Empfangsstationen, die vorzugsweise mit frequenzverschiedenen Frequenzpaaren insbesondere über eine Zentralstation zusammenarbei- ■ ten, vorgesehen sind, wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in den einzelnen Stationen die Informationen in bei Zeitkompressionssystemen üblicher Technik vor der Auslese bzw. beim Empfang jeweils in einem Speicher blockweise gesammelt werden, jedoch nur für eine nur unwesentliche längere Zeit (wie 5 bis 10%) als die für die Übertragung des einzelnen Blocks zwischen den Stationen benutzte Zeit, und daß in den dadurch entstehenden Zeitlücken im Übertragungssystem die Empfänger der einzelnen Stationen den vom Übertragungssystem belegten Frequenzbereich nach von Sendern des Übertragungssystems ausgesendeten Zustandskennzeichen, wie Rufzeichen, Wahlzeichen, Belegtzeichen, gegebenenfalls auch Dienstinformationen, überprüfen.

Zwar ist durch die DT-AS 12 99 734 ein Vermittlungssystem bekannt für ein Nachrichtenverbindungsnetz, bei dem bei den einzelnen Stationen des Amtes eine Rufkennsignalspeicherung vorgesehen ist Eine derartige Speicherung hat jedoch nichts mit der obengenannten Zeitkompression zu tun, denn hier werden keine Rufkennzeichen gespeichert, sondern die Signale zur Nachrichtenübermittlung selbst werden kurzzeitig zur

Zeitkompression gespeichert, damit in den Zwischenzeiten Informationen über den Zustand der Stationen übertragen werden können.

Vorteilhaft ist es, wenn bei einem Übertragungssystem nach der Erfindung es als Digital-System, vorzugsweise mit Pulsdeltamodulation oder Pulscodemodulation, ausgebildet ist. Dabei empfiehlt es sich, die Ausbildung derart zu treffen, daß die Übertragung in an sich bekannter Weise verschlüsselt erfolgt mittels synchron laufender Schlüsselgeneratoren auf der Sende- und der Empfangsseite jeweils eines Übertragungsweges und daß diese Schlüsselgeneratoren die Ein- bzw. Ausspeicherung im Sender bzw. Empfänger der einzelnen Übertragungsstrecke synchron steuern.

Als vorteilhaft hat es sich bei einem Übertragungssy- is stern der in Rede stehenden Art auch erwiesen, wenn für die Übertragung der Zustandskennzeichen eine gesonderte Verschlüsselung vorgesehen ist, vorzugsweise mittels eines beispielsweise uhrensynchronisierten (Pseude-)Zufallsgenerators. Dabei ist es weiterhin von Vorteil, daß die jeweils über eine längere Zeit wie 10 bis 20 Sekunden konstante Ausgangsziffer des (Pseudo-) Zufallsgenerators binär den während dieser Zeit auf diesem Übertragungsweg übertragenen Zustandskennzeichen aufaddiert bzw. von den jeweils empfangenen so verschlüsselten Zustandskennzeichen subtrahiert wird. Vorteilhaft ist es auch, wenn die Stellung des jeweils sendeseitigen Zufallsgenerators vorzugsweise zu Beginn einer Übertragung im Klartext übertragen wird.

Für das behandelte Übertragungssystem ist es fernerhin zweckmäßig, die Ausbildung derart zu treffen, daß im System Bevorrechtigungen für bestimmte Teilnehmer vorgesehen sind und daß bei Auftreten eines bevorrechtigten Rufs an der gerufenen Station das in der einzelnen Zeitlücke empfangene Zustandskennzeichen »Prioritäts-Ruf« zumindest optisch und/oder akustisch dem betreffenden Teilnehmer zur Kenntnis gebracht wird.

Für das Übertragungssystem ist es auch noch vorteilhaft, die Ausbildung derart zu treffen, daß als Zustandskennzeichen auch ein allgemeiner Ruf für alle Stationen vorgesehen ist

Zur Erläuterung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ist in der Zeichnung eine einzelne Sende/Empfangsstation des Übertragungssystems schematisch dargestellt. Die übrigen Stationen sind hierzu gleichartig ausgebildet angenommen und deshalb nicht näher gezeigt.

Das System ist als mit Pulsdeltamodulation arbeitend angenommen.

Die Sende/Empfangsstation hat eine Sprechstelle (Mikrofon) 1. Die Ausgangssignale der Sprechstelle 1 werden einem Pulsdeltamodulator 2 zugeführt, und, weil angenommen ist, daß es sich um ein mobiles Übertragungssystem handelt, das auf dem Funkweg arbeitet, ist ein Verschlüsseier 3 an sich bekannter Bauart nachgeschaltet, das einen Schlüsselgenerator, vorzugsweise nach Art eines Zufallsgenerators, enthält. Die Ausgangssignalfolge des Verschlüsselet 3, die aus einer Pulsfolge besteht, wird einem Sendespeicher 4 zugeführt. Der Sendespeicher besteht beispielsweise aus einer Laufzeitkette, die eine Gesamtlaufzeit von 50 Millisekunden hat Aus dieser Laufzeitkette wird mit etwas erhöhter Geschwindigkeit gegenüber der Ein-Schreibgeschwindigkeit ausgelesen in den Sender 5, der die ausgelesenen bit einem Hochfrequenzträger aufmoduliert aussendet. Jeweils wenn der Sendespeicher 4 ganz ausgelesen ist, wird eine kurze Unterbrechung der Auslesung veranlaßt, so daß sich blockweise bit-Folgen ergeben, zwischen denen eine kleine Zeitlücke jeweils vorhanden ist, die durch die Unterbrechung der Auslesung gebildet wird. Diese Steuerung der Auslesung geschieht über die Puffersteuerung 6, die auch eine entsprechende Steuerung 7 des Senders 5 beeinflußt.

In den Zeitlücken werden die bereits erwähnten Zustandskennzeichen übertragen, wenn eine der zahlreichen Stationen des Übertragungssystems eine andere Station neu rufen will. Während dieser Zeitlücken nimmt der einzelne Empfänger der jeweiligen Sende/ Empfangsstation solche Zustandskennzeichen auf, wobei es sich empfiehlt, bei Betrieb mit mehreren Frequenzpaaren in dem für das System vorgesehenen Frequenzbereich den Empfänger in jeder Zeitlücke auf ein anderes Frequenzpaar aufzuschalten, um prüfen zu können, ob ein Ruf vorliegt oder nicht. Durch den Wechsel der Empfängerabstimmung in den einzelnen Zeitlücken und die relativ dichte zeitliche Folge der Zeitlücken wird auf diese Weise eine relativ rasche Überprüfung des gesamten Frequenzbereichs, in dem das System arbeitet, nach eventuell vorhandenen Rufen oder Zustandskennzeichen erreicht. Der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Zeitlücken ist also mitbestimmend für die maximale Suchzeit im System.

Der Empfänger der einzelnen Sende/Empfangsstation besteht aus einem Hochfrequenzempfänger 8, an dessen Signalausgang ein zum Sendespeicher entsprechend ausgebildeter Empfangsspeicher 9 angeschaltet ist auf den ein zum Sender und von diesem synchronisierter Entschüsseler 10 folgt, der einen Pulsdeltamodulations-Demodulator 11 speist, an dessen Ausgang die Wiedergabevorrichtung (Telefon) 12 angeschaltet ist Sender und Empfänger der einzelnen Station werden hochfrequent von einem Frequenznormal 13, wie einem Quarzgenerator, frequenzstabilisiert. Von dieser Stabilisierung wird zugleich ein (Pseudo-)Zufallsgenerator 14 gespeist, der in den Sende- bzw. Empfangsweg eingeschaltet, bisher noch nicht erwähnte Umcodierungseinrichtungen 15, 16 und 17, 18 steuert. Diese Umcodierungseinrichtung ist nur für die Zustandskennzeichen wirksam und weiterhin derart ausgebildet, daß die gezeigten Schalter 15, 18 bei Übertragung der eigentlichen Informationen in den Speichern 4,9 anliegen. Die Steuerung erfolgt über die Speichersteuerung 6 im Sendeweg und die entsprechende Speichersteuerung 19 im Empfangsweg, die einerseits hinsichtlich des Zeitpunkts, in dem das Einschreiben bzw. Auslesen der Speicher 4, 9 erfolgt, von den Schlüsselgeneratoren der Schlüsseleinrichtungen 3, 10 gesteuert werden. Die Ausbildung ist hierbei so getroffen, daß bei einem von der gezeigten Station abgehenden Ruf diese Beeinflussung.der Speichersteuerungen 6, 19 vom Verschlüsseier 3 des Sendewegs erfolgt.

Der Wählzeichen- bzw. Zustandskennzeichengenerator 20 ist an den Umcodierer 16 angeschaltet, und entsprechend wird von dem Umcodierer 17 des Empfangswegs der Wählzeichen bzw. Zustandszeichenempfänger 21 gespeist. Dieser Zustandszeichenempfänger 21 beeinflußt die bereits behandelte Sendersteuerung 7 und die hierzu analoge Empfängersteuerung 22. Anstelle eines einzelnen sozusagen Pufferspeichers im Sende- bzw. Empfangsweg der einzelnen Station sind jeweils zwei wechselweise betriebene und ausgelesene Speicher im Sende- und Empfangsweg anwendbar, so wie es auch bereits in der einleitend behandelten

Literatur angegeben ist.

Nachstehend wird noch eine allgemeine Beschreibung eines solchen Systems mit derartigen Sende/Empfangsstationen gegeben:

Bei selbstorganisierenden Wählfunknetzen bereitet sowohl die Prioritätsdurchgabe als auch das Besetztzeichen erhebliche Schwierigkeiten, die auch durch den Aufwand eines zweiten Empfängers in jeder Station nur unvollständig behoben werden können. Durch Einsatz eines Pufferspeichers können jedoch Lücken im digitalen Nachrichtenfluß geschaffen werden, in denen der Betriebs-Empfänger in den anderen Kanälen des Netzes nach Suchmeldungen hören bzw. der Sender im Bedarfsfall quittieren kann. Beginn und Ende können mit großer Genauigkeit bei beiden Gesprächspartnern aus den ohnehin synchronen Krypto-Geräten abgeleitet werden. Werden die Suchmeldungen durch eine einfache, uhrengesteuerte Umcodierung verschlüsselt, so kann durch den Wegfall der Krypto-Synchronisierungs-Präambel die Lüekenbreite so weit verringert werden, daß keine merkliche Vergrößerung der Übertragungs-Bitrate nötig wird.

Bei den Wählfunknetzen wird sowohl BT (Besetztzeichen-)Rückgabe als auch eine Prioritäts-Durchgabe (Anklopfen) gefordert. Wählt z. B. ein P (Prioritäts-)Teilnehmer A einen bereits sprechenden Teilnehmer B an, so soll dies bei B angezeigt werden, während Teilnehmer A das BZ erhält. Beispielsweise könnte bei jeder Teilnehmer-Station ein weiterer kompletter Empfänger installiert werden, der auch während der Dauer einer Verbindung ständig die anderen Frequenzkanäle des Netzes nach Suchmeldungen abhört und bei Auffinden einer die Station betreffenden Suchmeldung mit Prioritäts-Kennzeichen dies anzeigt. Da bei Frequenz-Duplex jedoch der Zusatz-Empfänger nur im jeweiligen Empfangs-Band der Station arbeiten kann, muß die Suchmeldung sowohl im Ruf- als auch im korrespondierenden Kanal des Antwort-Bandes ausgestrahlt werden. Da dies nur nacheinander geschehen kann, ergibt sich eine mehr als doppelte Suchzeit.

Besetztzeichen kann damit nur passiv, d.h. durch Zeitausscheidung gegeben werden. Dieses Signal kann aber nur »Teilnehmer nicht erreichbar« bedeuten, hat also praktisch keinen Aussagewert. Insbesondere für Prioritäts-Teilnehmer ist es aber wichtig, daß sie Gewißheit über das Ankommen ihres Anklopfzeichens haben. Abhilfe konnte bisher nur durch Installation auch eines zweiten Senders geschaffen werden.

Bei mobilen Funknetzen muß die gesamte Informations-Übertragung verschlüsselt werden — sie kann also nur in digitaler Form geschehen. Nun ist es bekannt, daß durch Einsatz eines Pufferspeichers mit geeigneter Schreib- und Leseorganisation die Übertragung durchaus diskontinuierlich erfolgen kann, ohne daß dies die Sprach- oder Datenübertragung stört. Es tritt lediglich eine der Sprecherzeit entsprechende Laufzeitverlängerung auf. Kann jedoch das HF-Gerät in regelmäßigen Abständen freigeschaltet werden, so kann in dieser Zeit der Betriebsempfänger einen jeweils anderen Kanal des Netzes nach einer Suchmeldung abhören bzw. der Sender nach Bedarf eine Quittung im entsprechenden Kanal abgeben. Die Steuerung der Pufferspeicher muß dabei aber mit großer Präzision erfolgen, da bereits der Verlust eines bits der übertragenen Information die Schlüsselgeräte aus dem Takt bringen würde. Im Normalbetrieb sind die Schlüsselgeräte bei beiden Gesprächspartnern sehr exakt synchronisiert, so daß die Steuerkriterien für die Pufferspeicher an beiden Seiten absolut synchron aus den Schlüsselgeräten entnommen werden können. Als Muster dient dabei zweckmäßigerweise die Sendeseite des aufbauenden (A-) Teilnehmers, Das Verfahren funktioniert in folgender Weise:

Es wird angenommen, daß die Verbindung A/B-Teilnehmer in üblicher Weise hergestellt ist — die Empfänger-Seite A meldet die Synchronisation aller Schlüsselgeräte. Die Pufferspeicher werden mit gleicher

ίο Schreib- und Lesegeschwindigkeit betrieben: Sie sind auf den Sendeseiten leer, auf den Empfangsseiten voll gefüllt. Nun gibt der Verschlüsseier A bei einem bestimmten Stand ein Umschaltzeichen ab. Da der Entschlüsseier B um die Laufzeit des Pufferspeichers verzögert arbeitet, muß diese Laufzeit dem sendeseitigen Signal zugesetzt werden. Nach dieser Zeit steht an beiden Seiten das Zeichen synchron zur Verfügung — die Sendepuffer werden gefüllt, die Empfangspuffer geleert. An den Krypto-Geräten bzw. dem Ü-Coder bzw. 4-Decoder (Codec) ist also keine Unterbrechung des Informationsflusses festzustellen. Der HF-Empfänger wird jedoch auf den im Suchprogramm folgenden Kanal des Netzes im Rufband, der Sender auf den korrespondierenden Kanal des Antwortbandes umgestimmt. Entdeckt der Empfänger eine Suchmeldung und ist sie dazu an die Station gerichtet, so gibt der Sender eine Quittung ab, die beim Anrufer das Besetztzeichen auslöst. War in der Suchmeldung das Prioritäts-Kennzeichen enthalten, so wird dies in der Station z. B. durch eine Flackerlampe angezeigt.

Inzwischen ist das Fassungsvermögen der Pufferspeicher erreicht, d.h. die Sendespeicher sind voll, die Empfangsspeicher leer. Die HF-Geräte werden wieder auf die ursprünglichen Kanäle zurückgesetzt und nehmen gleichzeitig wieder die Verbindung auf. Die Übertragung erfolgt jetzt mit etwas erhöhter Geschwindigkeit, um den Zeitverlust auszugleichen, bis der Anfangs-Zustand wieder hergestellt ist und die Schlüsselgeräte erneut ein Umschaltzeichen abgeben. Wurde zuletzt ein Anklopf zeichen festgestellt, so wird das Suchprogramm gestoppt, das Gerät springt solange auf den Kanal des Anklopfers und produziert dabei das Anklopfzeichen, bis der Anklopfer wieder auflegt. Legt jedoch der gerufene Teilnehmer kurz auf, so wird er automatisch auf den Anklopf er umgelegt und das laufende Gespräch ausgelöst.

Als problematisch zeigt sich bei diesem Verfahren die Forderung der Anwender nach Verschlüsselung aller Signale, also auch der Suchmeldungen. Wird deren Verschlüsselung mit einem normalen 19,2 kB/s-Sprachverschlüsselungs-Gerät vorgenommen, so erweist sich dessen relativ lange Synchronisierzeit als sehr hinderlich. Eine Mitbenutzung des Betriebs-Schlüsselgeräts ist praktisch ausgeschlossen, so daß eine komplette Schlüsseleinrichtung zusätzlich erforderlich wäre.

Nun ist es mit ziemlicher Sicherheit ausreichend, wenn zwar die Zahlen der Suchmeldungen in Klartext übertragen, die Bewertung der Ziffern, z. B. durch Hinzufügen einer Schlüsselzahl, öfters geändert wird.

Dabei muß sichergestellt werden, daß nicht mehrere Suchmeldungen nach verschiedenen Teilnehmern mit der gleichen Schlüsselzahl umcodiert werden und die Schlüsselzahl selbst nach den Regeln der Krypto-Logic zufallsbedingt ist. Ob für Kryptologie jeder Stelle eine andere Schlüsselzahl erforderlich ist, muß noch geklärt werden.

Die Schlüsselzahlen müssen natürlich bei allen Stationen eines Netzes synchron erzeugt werden. Da sie

wahrscheinlich nur alle 10—20 Sekunden gewechselt werden müssen, genügt als Synchronisation die Genauigkeit des Stations-Quarzgenerators. Dieser wird praktisch zu einer Uhr ergänzt. Zur Erhaltung der erforderlichen Genauigkeit muß der Generator ohnehin auch bei abgeschalteter Station mittels Pufferbatterien weiterlaufen. Zur Vermeidung von Schwierigkeiten in der Gegend des Schlüsselwechsels wird er während der Abgabe einer Suchmeldung nicht gewechselt, bzw. die letzte Stelle der für die Umcodierung benutzten Uhrzeit wird in Klartext vorgesetzt. Als Grundschlüssel kann

möglicherweise ein Teil des Grundschlüssels
Betriebs-Schlüsselgeräts verwendet werden.

Bei zehn Frequenzkanälen pro Netz muß bei einer Wartezeit für die Quittung von max. 2 Sekunden die Übertragungsgeschwindigkeit nur um ca. 5% erhöht werden. Die Pufferspeicher müssen bei ca. 20 kgBit/s auf der Übertragungsstrecke etwa 200 bits fassen. Das Verfahren funktioniert in der beschriebenen, einfachen Art nur, wenn die maximale Streckenlaufzeit A—B kleiner als Vs der Bitdauer ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709649/115

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Übertragungssystem mit Zeitkompression, bei dem mehrere Sende/Empfangsstationen, die vorzugsweise mit frequenzverschiedenen Frequenzpaaren insbesondere über eine Zentralstation zusammenarbeiten, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Stationen die Informationen in bei Zeitkompressionssystemen üblicher Technik vor der Auslese bzw. beim Empfang jeweils in einem Speicher (4,9) blockweise gesammelt werden, jedoch nur für eine unwesentlich längere Zeit als der für die Übertragung des einzelnen Blocks zwischen den Stationen benötigten Zeit, und daß in den dadurch entstehenden Zeitlücken im Übertragungssystem die Empfänger (8) der einzelnen Stationen den vom Übertragungssystem belegten Frequenzbereich nach von Sendern (5) des Übertragungssystems ausgesendeten Zustandskennzeichen, wie Rufzeichen, Wahlzeichen, Belegtzeichen, gegebenenfalls auch Dienstinformationen, überprüf en.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompression zwischen 5 und 10% der für die Übertragung benötigten Zeitspanne beträgt.

3. Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Digital-System, vorzugsweise mit Pulsdeltamodulation oder Pulscodemodulation, ausgebildet ist.

4. Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung eine in an sich bekannter Weise verschlüsselt erfolgt mittels synchron laufender Schlüsselgeneratoren (3,10) auf der Sende- und der Empfangsseite jeweils eines Übertragungsweges, und daß diese Schlüsselgeneratoren die Ein- bzw. Ausspeicherung im Sender bzw. Empfänger der einzelnen Übertragungsstrecke synchron steuern. *

5. Übertragungssystem nach Anspruch 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung der Zustandskennzeichen eine gesonderte Verschlüsselung vorgesehen ist, vorzugsweise mittels eines beispielsweise uhrensynchronisierten (Pseude-)Zufallsgenerators (14).

6. Übertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils über eine längere Zeit wie 10 bis 20 Sekunden konstante Ausgangsziffer des (Pseudo-)Zufallsgenerators (14) binär den während dieser Zeit auf diesem Übertragungsweg übertragenen Zustandskennzeichen aufaddiert bzw. von den jeweils empfangenen so verschlüsselten Zustandskennzeichen subtrahiert wird.