DE2503111B2 - Verfahren und schaltungsanordnung zur zeitmultiplexen uebertragung von nutzinformationen aus voneinander unabhaengigen quellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zeitmultiplexen Übertragung von Nutzinformationen aus voneinander unabhängigen Quellen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Übertragung von digitalen Informationen gibt es zwei verschiedene Arten der Vermittlung: die Durchschaltvermittlung und die Speichervermittlung. Bei der Durchschaltvermittlung wird vor der Übertragung zwischen zwei Endstellen durch Signalisierung und Informationsaustausch eine Verbindung hergestellt, die dann zur ausschließlichen Benutzung zur Verfügung steht und einen »transparenten« Kanel darstellt. Für fortlaufenden oder synchronen Verkehr sind solche Vorkehrungen vorteilhaft, nicht aber für intermittierenden oder interaktiven Verkehr. Bei der Speichervermittlung dagegen wird keine feste Verbindung hergestellt. Daten werden in Blöcken oder »Paketen« formatiert und in einem Netzwerk von Knoten zu Knoten übertragen und jedesmal in einem Puffer zwischengespeichert. Zusätzliche Daten, wie Angaben über Ziel und Quelle, müssen zu den Paketen hinzugefügt und mit ihnen übertragen und gespeichert werden. Vorteile dieser Übertragungsart sind eine bessere Leitungsausnutzung und kurze Antwortzeiten. Dafür müssen aber die übertragenen Daten bestimmten Bedingungen genügen (keine Transparenz), und man muß variable Wartezeiten in Kauf nehmen.

In Nachrichtenübertragungssystemen für unterschiedliche Informationsarten, in denen das Verkehrsaufkommen starken Schwankungen unterliegt, ist eine Integration von Durchschaltvermittlung und Speichervermittlung bzw. von synchroner und asynchroner Übcitragung erwünscht Prinzipiell wäre es möglich, im ganzen System parallele Einrichtungen für beide Übertragungsarten vorzusehen. Das ist jedoch sehr aulwendig und führt bei ungleichmäßigem Verkehrsaufkommen auch nicht zu optimaler Ausnutzung.

Es sind schon Zeitmulüplex-Systeme bekanntgcwerden, bei denen über eine Leitung sowohl synchrone Daten für Durchschaltverkehr als auch asynchrone, unregelmäßig anfallende Daten übertragen werden können. Dabei sind in jedem Zeitrahmen fest vorgegebene Zeitsehlitze vorgesehen, die zum Teil dem synchronen, zum anderen Teil dem asynchronen Verkehr fest zugeordnet sind. Hierbei ergeben sich aber immer noch zahlreiche Situationen, in denen wegen der starren Zuordnung Übertragungskapazitäten unausgenützt bleiben. Siehe dazu die CH-PS 514268 (entsprechend DT-OS 2136361).

Bei einem anderen vorgeschlagenen Zeitmultiplexsystem ist zwischen Eingangsleitungen und Ausgangsleitungen ein Matrixschaltwerk vorgesehen, dessen einzelne Schalter gemäß gespeicherten Vermittlungsdaten gesteuert werden. Hierbei können Verbindungen für verschiedene Bandbreiten hergestellt werden, so daß verschiedene Arten von Verkehr verarbeitet werden können. Es muß aber jede einzelne Verbindung, auch wenn sie kurzfristig ist, besonders gesteuert und hierfür freie Kapazität gesucht werden. Außerdem betrifft das vorgeschlagene System eine Vermittlung; das Problem der optimalen Ausnutzung eines Übertragungskanals wird damit noch nicht gelöst. Siehe hierzu CH-PS 537678.

Zum Stand der Technik ist des weiteren zu nennen die DT-AS 1287 159, deren Aufgabe es ist, eine Überwachung der für die Ansteuerung der Anschlußleitungen erforderlichen Einrichtungen mit geringem Aufwand zu ermöglichen. Dies wird nach der genannten Erfindung dadurch erreicht, daß die zentrale Steuereinrichtung zur Eingabe einer bestimmten Prüfadresse in für Verbindungen nicht belegte Pulsphasen mit den Speicherelementen des betreffenden jeweiligen Umlaufspeichers verbunden ist und von der zentralen Steuereinrichtung mittels einer Vergleichsschaltung diese in die Umlaufspeicher eingeschriebenen Prüfadressen mit den eingespeicherten und ausgelesenen Prüfadressen auf Unterschiede mit den eingeschriebenen Adressen überwacht werden. Danach ist es also bekannt, in nicht für Nutzverbindungen belegten Pulsphasen Prüfadressen in den vorgesehenen Umlaufspeicher einzugeben. Nicht ist dabei erwähnt oder nahegelegt, zwischen für durchgeschalteten Verkehr periodisch belegten Zeitschlitzen speichervermittelten Nutzverkehr aus einer anderen, unabhängigen Quellenarl einzufügen und zu übertragen, sondern lediglich Betriebshilfsinformationen in den Umlaufspeicher einzufügen. Auch wurde dabei noch nicht an die Einhaltung gegebener Grenzzeit-Vorschriften gedacht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Schaltungsanordnung, die es gestatten, verschiedene Nutzverkehrsarten aus parallelen, unabhängigen Quellen bei der Übertragung zu integrieren und dabei eine optimale Nutzung der zur Verfugung stehenden Übertragungsbandbreite zu erreichen. Dieses Ziel soll auch erreicht werden, wenn das Verkehrsaufkommen der

unterschiedlichen Verkehrsarten stark schwankt. Dabei sollen Durchschaltverbindungen mit unterschiedlichen Bandbreiten je nach Erfordernis ohne Verschlechterung der Ausnutzung hergestellt werden können. Es soll laufend geprüft werden, daß auch ständig für die Nutzdatenübertragung in den verschiedenen Verkehrsarten eine vorgegebene Minimalkapazität zur Verfugung steht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ermöglicht bei der Integration von synchronem und asynchronem Verkehr eine große Flexibilität trotz optimaler Ausnutzung, weil sich die beiden Verkehrsarten in der Kombination automatisch voll ergänzen können, und weil eine freie Auswahl von Bitstellen im Zeitrahmen für jeden Zeitschlitz möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Konfiguration in einem Nachrichtennetz, für welche die Erfindung geeignet ist,

Fig. 2 schematisch den Vorgang der Integration von synchronem und asynchronem (bzw. durchschaltvermitteltem und speichervermitteltem) Verkehr gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein Diagramm, das die variable Zuordnung der Gesamtübertragungsbandbreite zu den beiden Verkehrsarten veranschaulicht,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Multiplex-Schaltungsanordnung als Blockschaltbild,

F i g. 5 schematisch den Vorgang der Unterbringung eines neuen Zeitschlitzes zwischen beliebigen, bereits im Zeitrahmenzyklus festgelegten anderen Zeitschlitzen für Durchschaltübertragung.

Verfahren

Fig. 1 zeigt schematisch eine Situation, für welche die vorliegende Erfindung besonders geeignet ist. Zwischen zwei Vermittlungsstellen I und II besteht eine Duplex-Ubertragungsverbindung mit den beiden Kanälen A und ß für die Übertragung in je einer der beiden Richtungen. An jeder der beiden Vermittlungsstellen sind einerseits kontinuieilich sendende bzw. empfangende Quellen (C) angeschlossen, und andererseits solche ( D), die nur gelegentlich oder aber mit geringer Geschwindigkeit Daten abgeben bzw. empfangen.

Bei den Quellen kann es sich um direkt angeschlossene Geräte handeln oder aber um Leitungen, auf welchen Daten von anderen Vermittlungsstellen oder Zentralen eintreffen. Im erstcren Falle entspräche die Fig. 1 einem System mit nurzwei Vermittlungsstellen, über die Teilnehmer an zwei verschiedenen Orten verbunden sind. Im anderen Fall entspräche die Fig. 1 einem Ausschnitt aus einem größeren Netzwerk, wobei die Vermittlungsstellen I und II nur zwei Knoten aus einer Anzahl solcher Knoten sind.

Für die Quellen der Gruppe (ist eine Übertragung mil durchgehender Verbindung (Durchschaltvcrmittlung) um besten, füi die Quellen der Gruppe I) ist eine Übertragung in Blöcken oder <>Paketen« mit Zwischenspeicherung (Speichervermittlung) am geebnetsten, wie dies schon in der Einleitung erläutert

wurde.

Es wird nun vorgeschlagen, die Daten aus den verschiedenen Quellen für die Übertragung so zu mischen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die Übertragung erfolgt in Zeitrahmen, die zyklisch aufeinander folgen und durch Synchronisierzeichen voneinander getrennt sind, wie dies im normalen Zeitmultiplexverkehr der Fall ist. Für den durchgehenden Verkehr (C), der im folgenden auch als »synchroner Verkehr« bezeichnet ist, werden jeweils Zeitschlitze (schräg gestrichelt) im Rahmen belegt, die dann periodisch zur Übertragung benutzt werden. Die Zeitschlitze müssen nicht gleich breit sein, sondern ihre Breite richtet sich nach der für den betreffenden »Kanal« benötigten Bandbreite; auch müssen die Zeitschlitze nicht aneinanderstoßen, d. h. nicht unmittelbar aufeinander folgen. Wie die Belegung durchgeführt und gespeichert wird, ist weiter unten erläutert.

Die Daten der zweiten Verkehrsart (D), die im folgenden auch als »asynchroner Verkehr« bezeichnet ist, werden in eine Sequenz gebracht und als Warteschlange aufeinander folgender Datenpakete in einen Schiebe-Pufferspeicher eingegeben. Dabei müssen natürlich Steuer- und Identifikationsinformationen hinzugefügt werden (Köpfe), um die aus verschiedenen Quellen stammenden Daten später (am Empfangsort) wieder richtig auseinandernehmen und verteilen zu können sowie gegebenenfalls Prüfzeichen [P) und Füllzeichen. Der Inhalt des Pufferspeichers wird fortlaufend abgerufen, um die Lücken (gerade gestrichelt) vollständig aufzufüllen, die zwischen den Synchronverkehr-Zeitschlitzen (schräg gestrichelt) geblieben sind. Auf diese Weise kann die gesamte Kapazität eines Übertragungskanals flexibel, aber doch optimal, d. h. vollständig, ausgenutzt werden.

Die Mischung der Daten geschieht in einem Multiplexer, der weiter unten noch genauer beschrieben ist.

Fig. 3 zeigt ein wichtiges Prinzip der vorgeschlagenen Lösung. Die Länge des Balkens stellt die gesamte verfügbare Kanalkapazität dar (Zeile α). Hiervon wird ein Teil als Mindestkapazität M für den Asynchronverkehr reserviert (Zeile b linker Teil), während der andere Teil II je nach Bedarf teilweise oder gan2 für den durchgeschalteten (synchronen) Verkehr zui Verfügung steht (Zeile b rechter Teil). Der Inhalt des Balkens in Fig. 3 stellt die tatsächlichen Verhältnisse dar: für den direkten (durchgeschalteten) Verkehi wird soviel Kapazität wie erfordert belegt (schräg gestrichelt, rechts). Für den asynchronen Verkehr (zwischengespeicherte Datenpakete) steht dann der gesamte Rest zur Verfugung, d. h. zunächst der für der asynchronen Verkehr fest reservierte Anteil (kreuzgestrichelt) und zusätzlich der vom Dircktvcrkchi momentan nicht benötigte Anteil (weiß).

Daraus ergibt sich eine bewegliche Grenze zwi sehen den beiden Verkehrsarten, die je nach Bcdar: und Verkchrsanfall verschoben wird.

Die Mindestkapazität für den Asynchronverkchi (Speichervermittlung) wird eingehalten, damit diesel nie ganz unterbunden wird. Andererseits hat der Di lektverkehr (Durchschaltvermittlung) bei der BeIe gung des gesamten ubrigenTcils II der Kanalkapazitä das Vorrecht.

Das Bild der Fig. 3 ist jedoch nur eine schematischt Darstellung. Tatsächlich wird tlie Zykluszeit nicht ir zwei Teile unterteilt, sondern ganz nach Bedarf it Zeitschlitze mit Lücken dazwischen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Multiplexer

Fig. 4 zeigt Einzelheiten einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Multiplexeinrichtung, die dem Block MPXA in Fig. 1 entspricht. Ein Assoziativspeicher 10 dient zur Speicherung von Zeitschlitz- und Zuordnungsinformation. Der Inhalt jeder Zeile entspricht einem Zeitschlitz. Im linken Feld steht die Nummer der ersten Bitposition des betreffenden Zeitschlitzes innerhalb jedes Rahmens. Im mittleren Feld steht die Zeitschlitzbreite als Bitanzahl. Im Beispiel entspricht der Inhalt der mittleren Zeile einem Zeitschlitz, der die Bitpositionen 140 bis 169 umfaßt. Das dritte, rechte Feld enthält schließlich die Adresse (oder die Nummer) des Eingangskanals, dem der betreffende Zeitschlitz zugeteilt ist. Das Bitpaar ganz rechts in jeder Zeile dient zur Kennzeichnung, ob die Zeile aktiv (11) oder passiv (00) ist, sowie zur Maskierung von Übcrtragungszuständen (Erklärungen weiter hinten).

Zur Aufnahme der Daten aus verschiedenen Quellen, die über eine gemeinsame Leitung übertragen werden sollen, dienen die Register 12, 14, 16 und der Pufferspeicher 18. Mit den Eingängen der Register 12 bis 16 sind die Leitungen 22, 24, 26 verbunden, auf denen Daten eintreffen, für die eine synchrone Durchschaltverbindung hergestellt ist. Mit dem Eingang des Pufferspeichers 18 ist eine Aufbereitungseinrichtung 20 verbunden, deren Eingänge mit Leitungen 28, 30, 32 verbunden sind, auf denen die unregelmäßig anfallenden (Speichervermittlung) Daten eintreffen. Die Aufbereitungseinrichtung 20 bringt die auf den Leitungen 28 bis 32 eintreffenden Daten in eine fortlaufende Reihenfolge von Datenpaketen unter Hinzufügung von Identifikations- oder Steuerinformation. Sie gibt einen fortlaufenden Bitstrom an den Puffer 18 ab. Falls zeitweise keine Daten eintreffen, werden Leerbits eingesetzt, um den Bitstrom aufrechtzuerhalten.

Die Ausgänge der Register 12 bis 16 und des Puffers 18 sind mit einer ODER-Schaltung 34 verbunden, welche auf einer einzigen Ausgangsleitung einen Datenstrom an eine Leitungsanschlußschaltung 36 abgibt, die ihrerseits mit der Übertragungsleitung 38 verbunden ist. Zur Synchronisierung ist ein Bittaktgeber 40 vorgesehen, der seinerseits durch ein zentrales Taktsignal synchronisiert werden kann. Die Register 12 bis 16 und der Puffer 18 haben Ausgangstore, die über zugeordnete Steuerleitungen 42, 44, 46, 48 angesteuert und zur Abgabe von Daten veranlaßt werden können.

Zur Erzeugung der Steuersignale auf diesen Leitungen auf Grund der im Speicher 10 vorhandenen Steuerdaten dienen Steuerschaltungen, die im folgenden beschrieben sind.

Zum Assoziativspeicher 10 gehört ein Eingabe/ Ausgabe-Register 10a. Ein in das linke Feld eingegebener Wert (z. B. 140) wird mit dem Inhalt aller entsprechenden Felder im Assoziativspeicher 10 verglichen. Im Falle einer Übereinstimmung wird ein Selektor gesetzt, welcher der betreffenden Zeile zugeordnet ist. Daraufhin wird der Inhalt des zweiten und dritten Feldes (030 und N) der betreffenden Speicherzelle in das Eingabe/Ausgabe-Registcr 10« übertragen und der zugehörigen Ausgabemcrker gesetzt.

Ein erster Zähler 50 ist mit dem Bittaktgebcr 40 verbunden, so daß er zu jeder Bittaktzeit um eine Einheit weitcrgeschaltct wird. Über eine Torschaltung 51

ist der Ausgang des Zählers 50 so mit dem ersten Feld des E/A-Registers 1Oo verbunden, daß beim Aktivzustand eines Steuersignals D auf der Leitung 52 der momentane Zählwert ins E/A-Register übertragen wird. Leitung 52 ist mit einem der beiden komplementären Ausgänge eines Steuerflipflops 54 verbunden. Am anderen Ausgang ist eine Leitung 56 angeschlossen. Das Steuerflipflop hat außerdem einen Setzeingang mit einer Leitung 58 und einen Rückstelleingang mit einer Leitung 60. Leitung 58 ist mit dem Ausgang des Ausgabemerkers des E/A-Registers 10« verbunden.

Ein zweiter Zähler 62 erhält Eingangsimpulse von einer Torschaltung 64 über eine Steuerleitung 66. Die Torschaltung 64 ist mit dem Bittaktgeber 40 und der Ausgangsleitung 56 des Steuerflipflops 54 verbunden. Sie gibt Bittaktimpulse auf die Steuerleitung 66, wenn das Steuerflipflop gesetzt, also das Steuersignal C aktiv ist.

Ein Vergleicher 68 ist mit dem Ausgang des zweiten Zählers und mit dem mittleren Feld des E/A-Registers verbunden. Er gibt ein Rückstellsignal über Leitung 60 an den zweiten Zähler 62 und das Steuerflipflop 54, wenn der Zählwert mit dem Inhalt des Mittelfeldes übereinstimmt.

Ein Decodierer 70 ist mit dem rechten Feld des E/A-Registers 10a verbunden und übernimmt automatisch dessen Inhalt. Es wird jeweils höchstens eine der zu den Torschaltungen 72, 74, 76, 80 und 90 führenden Steuerleitungen erregt, so daß auf die entsprechende Torschaltungs-Ausgangsleitung 42,44, 46, 82 oder 98 den Ausgang des angeschlossenen Registers (bzw. das Tor 92) zur Abgabe je eines Datenbits freizugeben.

Das Schieberegister 84 enthält das Synchronisationskennzeichen, welches am Anfang jedes Rahmens übertragen wird. Sein Ausgang ist mit der ODER-Schaltung 34 verbunden und außerdem an den Eingang zurückgekoppelt, so daß das Synchronisationskennzeichen nach jedem Auslesen sofort wieder zur Verfügung steht.

Das Flipflop 86 mit der Eingangsleitung 88 dient zur Festlegung eines besonderen Zustands (Erläuterung weiter hinten), der als Anzeigebit über Leitung 96, Torschaltung 92 und Leitung 94 an die ODER-Schaltung 34 und damit auf die Leitung 38 gelangt.

Eine Torschaltung 78 ist mit dem Bittaktgeber 40 und mit dem einen Ausgang (Leitung 52) des Steuerflipflops 54 verbunden. Ihr Ausgang gibt das Bittaktsignal über Leitung 48 zum Ausgang des Puffers 18 wenn das D-Signal aktiv ist (Steuerflipflop rückgestellt).

Arbeitsweise

Für jeden Zeitschlitz, der zur Synchronübertragung einem Eingangskanal zugeteilt ist, enthält der Assoziativspeicher in einer Zeile die Nummer der Anfangsbitstelle, die Zeitschlitzbreitc als Bitanzahl sowie die zugeordnete Kanalnummer bzw. Registriernummer (Adresse).

Weiterhin ist für das Synchronisierkennzeichen cir Zeitschlitz vorgesehen, dem die vorletzte Speicherzeile entspricht. Hierbei ist die Anfangsbitstcllc 001 (zweites Bit des Rahmens), und die Länge χ entsprichi der Anzahl Bits im Schieberegister 84.

Außerdem ist für ein Anzeigcbit, das den Anfang jedes Zeitrahmens bildet, ein besonderer Zeilschlits vorgesehen, der nur eine Bitposition umfaßt. Dem

entspricht die letzte Speicherzeile mit der Anfangsbitstellen-Angabe 000 sowie der Längenangabe OO1. Die Bedeutung des Anzeigebits, das dem Synchronisier-Kennzeichen vorausgeht, wird weiter hinten erklärt.

Der Inhalt des ersten Zählers 50 wird durch das '"' Bittaktsignal laufend erhöht. Sein jeweiliger Wert gibt die Bitstelle im Zeitrahmen an, welche gerade zur Absendung kommt. Seine Kapazität entspricht der Bitanzahl je Rahmenzyklus, wodurch er automatisch am Rahmenanfang auf Null zurückkehrt.

Es sei nun angenommen, daß der Zählerinhalt den Wert ι erreicht hat, und daß die /-te Bitstelle in eine Lücke fällt.

Deshalb ist das Steuerflipflop 54 zurückgestellt (Signal D aktiv), und es werden Daten aus dem Puffer >"» 18 abgegeben und in der Lücke übertragen. Dabei wird der Inhalt des ersten Zählers 50 weiter laufend erhöht, und gleichzeitig erfolgt ein Assoziativsuchvorgang, weil Signal D aktiv ist.

Sobald eine Übereinstimmung festgestellt wird, -" also wenn der nächste einem Eingangskanal zugeteilte Zeitschlitz beginnt, wird der Inhalt der betreffenden Zeile ins E/A-Register übertragen und das Steuerflipflop 54 gesetzt. Dadurch wird Signal D inaktiv und damit der Suchvorgang unterbrochen. Signal C wird - > aktiv, und dadurch die dem betroffenen Kanal zugeordnete Torschaltung 72 oder 74 oder 76 im Bittakt geöffnet. Dadurch werden, solange der Zeitschlitz dauert, Datenbits aus dem richtigen Register an die Ausgangsschaltungen 34, 36, 38 abgegeben. Gleich- «> zeitig werden die Bittaktsignale von der Leitung 66 im zweiten Zähler 62 gezählt und dessen Inhalt mit dem Breitenwert verglichen, der im Mittelfeld des E/A-Registers steht.

Wenn das Ende des Zeitschlitzes erreicht ist, gibt i'> der Vergleicher 68 einen Impuls ab, wodurch Zähler 62 und Steuerflipflop 54 zurückgestellt werden. Damit wird Signal C wieder inaktiv, Signal D wird aktiv. Der Suchvorgang mit dem laufend sich ändernden Inhalt des ersten Zählers 50 beginnt wieder, während die ■)<> Torschaltungen 72, 74, 76 (sowie 80 und 90) gesperrt bleiben. Dagegen ist die Torschaltung 78 geöffnet, so daß aus dem Puffer 18 im Bittakt Datenbits an die Ausgangsschaltungen 34, 36, 38-abgegeben werden.

Dieser Wechsel zwischen der Ausgabe von Daten- v-> bits aus einem ausgewählten der Register 12 bis 16 einerseits oder dem Puffer 18 andererseits wiederholt sich nun mehrfach bis zum Ende des Zeitrahmenzyklus und beginnt dann von vorn.

Am Anfang jedes Zeitrahmens werden die letzte ·'> <> und die vorletzte Zeile des Asso;:iativspeichers ausgelesen, dadurch die Tore 90 bzw. 80 geöffnet und der Zustand des Flipflops 86 (in die Bitstelle 000) bzw. das Synchronisierkennzeichen aus dem Register 84 (in die Bitstellen 001 bis A^- des Rahmens) abgegeben. ">^r>

Das Signal D ist jeweils aktiv, wenn kein zugeteilter Zeitschlitz vorliegt, also wenn asynchrone Daten abgegeben werden, und das Signal C ist während der Zeiten aktiv, die den für die Synchronübertragung zugeteilten Zcitschlitzen entsprechen (dazu gehören im auch die beiden Rahmenanfangs-Zeitschlitze für das Anzeigcbit und das Synchronisierkennzeichen).

Demultiplexer

Auf der Empfangsscitc des Übertragungsmediums tr> ist ein Demultiplexer (wie DMPXA in Fig. 1) vorzusehen, der dem eben beschriebenen Multiplexer ana-I ist. Der Assoziativspeicher hat den gleichen Inhalt, und die eintreffenden Datenbits werden entsprechend auf Kanal-Register (durchgeschalteter Synchronverkehr) oder in einen Ausgangspuffer (zwischengespeicherter Asynchronverkehr) verteilt. Der Demultiplexer enthält außerdem eine der Aufbereitungseinrichtung 20 entsprechende Verteileinrichtung, welche den Bitstrom aus dem Ausgangspuffer entsprechend den Steuer- oder Identifikationskennzeichen, welche die Aufbereitungseinrichtung hinzugefügt hatte, auf ihre Ausgangsleitungen verteilt, deren Anzahl gleich ist wie die Anzahl der Eingangsleitungen 28 bis 32.

Zuteilung von Zeitschlitzen (Fig. 5)

Die jeweils an Eingangskanäle zugeteilten Zeitschlitze sind durch Eintragung von Anfangsbitstelle und Bitanzahl (Breite) im Assoziativspeicher gekennzeichnet. Entsprechende Eintragungen enthält eine erste Liste in einem hierfür vorgesehenen Speicher des Gesamtsystems.

Die noch verfügbaren Lücken im Zeitrahmen zwischen den Zeitschlitzen, welche jeweils zur Übertragung von asynchron anfallenden und gepufferten Datenpaketen verwendet werden, sind in ähnlicher Weise durch Angabe von Anfangsbit und Breite in einer zweiten Liste eingetragen, die auch in dem Speicher des Gesamtsystems enthalten ist. Des weiteren ist an einem ersten bestimmten Speicherplatz die Mindestbandbreite M (Anzahl von Bits, siehe Fig. 3) angegeben, welche immer für den asynchronen Verkehr verfügbar bleiben muß, sowie an einem zweiten bestimmten Speicherplatz die Summe L aller »Lücken«, d. h. die gesamte für den asynchronen Verkehr zur Verfügung stehende Bandbreite. An einem dritten Speicherplatz steht eine Angabe über die Breite 51 (Bitanzahl) der jeweils größten »Lücke« (siehe Fig. 5).

Wenn nun eine Anforderung auf Zuteilung eines Zeitschlitzes für synchrone Übertragung (Durchschaltvermittlung) der Bandbreite W vorliegt, so wird nach einem Verfahren vorgegangen, das in Fig. 5 dargestellt ist. Zeile α zeigt die gegenwärtige Aufteilung des Zeitrahmens, wobei die Zeitschlitze, welche bereits für Synchronverkehr zugeteilt sind, schraffiert sind.

Zuerst wird festgestellt, ob nach der Zuteilung des angeforderten Zeitschlitzes der Breite W noch die Mindestbandbreite M für den Asynchronverkehr vorhanden sein wird, d. h. ob L — W ^ M. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Anforderung zurückgewiesen.

Dann wird festgestellt, ob die angeforderte Bandbreite kleiner als die größte vorhandene Lücke ist, d. h. ob W s 51. Wenn dies der Fall ist, wird die Breite W mit allen Lückenbreiten Si verglichen, und es erfolgt dort eine Zuteilung, wo die kleinste positive Differenz vorliegt. Die Werte des neuen Zcitschlitzes (d. h. Anfangsbitposition und Breite) werden in der Liste und im Assoziativspeicher mitsamt der zugeordneten Kanaladresse eingetragen. Die Liste der Lücken und der Wert für die Summe L der Lücken werden entsprechend angepaßt. Dies entspricht der Zeile b) in Fig. 5.

Wenn dagegen keine der Lücken für die angeforderte Zcitschlilzbreite ausreicht, d. h. wenn W > Sl, dann wird eine Aufteilung vorgenommen, indem der Verkehr des anfordernden Kanals auf zwei (oder mehr) Zeitschlitze aufgeteilt wird, siehe Zeile c) in Fig. 5. Der erste Zeitschlitz wird gleich der breitesten

Lücke (Sl) gemacht, und die Listen sowie die Parameterwerte angepaßt. Für die restliche erforderliche Bandbreite R wird dann wie bei einer normalen neuen Anforderung vorgegangen gemäß Zeile b), oder gegebenenfalls gemäß Zeile c). Es ergibt sich schließlich, daß für den einen Kanal zwei (bzw. mehrere) Zeitschlitze benutzt werden und demnach zwei (bzw. mehrere) Einträge in den Speichern vorhanden sind, wubei jedoch die Kanalnummer (Kanaladresse) in allen zusammengehörenden Eintragungen gleich ist.

Solche Fälle werden von dem Multiplexer der Fig. 4 ohne Schwierigkeiten verarbeitet.

Bei Freigabe des Zeitschlitzes (bzw. der Zeitschlitze), die einem Synchronverkehrs-Kanal zugeteilt sind, wird die Eintragung im Assoziativspeicher gelöscht und die Liste bzw. Parameterwerte entsprechend angepaßt. Die entstehende Lücke steht dann für den asynchronen Verkehr wieder zur Verfügung.

Da es sich, bei Kenntnis der oben beschriebenen Grundlagen, um Standardvorgänge handelt, erübrigt sich hier eine weitere Beschreibung von Einzelheiten.

Vorgänge bei Zuteilungsänderung

Bei einer Änderung der Bandbreiten- bzw. Zeitschlitzzutcilung müssen die Inhalte der Assoziativspeicher auf beiden Seiten des Übertragungsmediums, also sowohl im Multiplexer als auch im Demultiplexer, in gleicher Weise geändert werden. Wenn bei der Signalisierung eine Verzögerung eintritt, kann es vorkommen, daß ein neuer Assoziativspeicher-Zeileninhalt im Demultiplexer erst, einige Rahmcnzyklen später zur Verfugung steht als im Multiplexer. Das führt selbstverständlich zu Fehlern, indem beispielsweise Daten aus einem Synchronkanal, die in einem neu zugeordneten Zeitschlitz übertragen werden, auf der Empfangsscite als asynchrone (speichervermittelte) Daten interpretiert werden und dadurch in den Pufferspeicher für Datenpakete gelangen.

Zur Lösung dieses Problems dient das im folgenden beschriebene Verfahren. Einige erforderliche Schaltungsergänzungen sind in Fig. 4 gezeigt und werden zur Erklärung herangezogen.

Es werden für die Assoziativspeicher-Zeilen vier Zustände definiert und diese durch je zwei zusätzliche Bits (die Obergangsmaske) gekennzeichnet: »aktiv« = 11, »passiv« = 00, »Übergang von aktiv« (nach passiv) = 01 und »Übergang von passiv« (nach aktiv) = 10.

Beim Erstellen eines neuen Zeitschlitzes für den Synchronverkehr werden die Assoziativspcicherzeilen auf folgende Art geladen und aktiviert: Erst wird der neue Zcileninhalt (3 Felder = Anfangsbitstelle, Bitanzahl, Kanalnummer) zum Demultiplexer geschickt und dort, zusammen mit der Obergangsmaske K), in eine freie (passive) Speicherzeile geladen. Diese Daten werden wegen der Maske K) noch ignoriert. Eine Rückmeldung geht an den Multiplexer. Dort wird nach Empfang der Rückmeldung der gleiche Zeileninhalt mit der gleichen Maske 10 in eine freite (passive) Speicherzeile geladen und gleichzeitig ein Merker gesetzt (86 in Fig. 4). Das Ausgangss'gnal des ' Merkers bewirkt beim Beginn des nächsten Rahmenzyklus a) das Einsetzen eines Anzeigebits in die erste Bitzeile des Rahmens, zwecks Benachrichtigung des Demultiplexers, und b) einen Suchvorgang nach der Übergangsmaske »10« und deren anschließende Umwandlung in »11«. Damit wird der neue Zeileninhalt im Multiplexer wirksam.

Im gleichen Rahmenzyklus empfängt der Demultiplexer zuerst das Anzeigebit, durch welches ein Merker gesetzt wird; dessen Ausgangssignal bewirkt auch

i> einen Suchvorgang nach der Übergangsmaske »10« und deren anschließende Umwandlung in »11«. Damit ist dann auch im Demultiplexer der neue Zeileninhalt aktiv, und die empfangenen Daten werden richtig interpretiert.

-" Wenn der Zeitschlitz eliminiert wird, müssen die betreffenden Assoziativspeicherinhalte nicht gelöscht, sondern nur »passiviert« werden. Die Vorgänge hierfür entsprechen den eben beschriebenen, mit dem einzigen Unterschied, daß keine Feldinhalte (Anfangs-

-■> bitstellen usw.) übertragen und geladen werden, und daß die benutzten Masken zunächst »01« (Zeileninhalt noch gültig) und am Schluß »00« (Zeile passiv) sind.

Die benötigten Schaltungsergänzungen für den

i" Multiplexer sind in Fig. 4 gezeigt (für den Demultiplexer sind alle Schaltungsteile anaiog und brauchen deshalb nicht gezeigt werden). Die beiden Bitstellen für die Übergangsmaske sind im Assoziativspeicher 10 und im E/A-R.egister 10« rechts zu sehen. Der

)■> Merker (Flipflop) 86 wird gesetzt, wenn die Maske 01 mit neuem Zeileninhalt bzw. die Maske K) geladen werden, und zwar durch ein Signal T (Übergang) auf Leitung 88. Zum Einsetzen des Anzeigebits in die erste Stelle des nächsten Rahmens dienen die Torschaltungen 90 und 92, die Leitung 94 und der Inhalt der untersten Zeile des Assoziativspeichers. Beim ersten Bit des Rahmens (000) wird die Kanaladresse Q ausgelesen, um Torschaltung 90 über Decoder 70 zu öffnen. Da auch Torschaltung 92 geöffnet ist, weil Lei-

n tung 96 aktiv, gelangt das Signal von Leitung 66 auf Leitung 94 und bewirkt somit die Abgabe des Anzeigebits an Leitung 38. Der Impuls auf Leitung 94 stellt dann auch den Merker 86 zurück und leitet außerdem den Such- und Änderungsvorgang für die Übergangs-

)() masken ein.

Anschließend wird, nach Auslesen der vorletzten Zeile des Assoziativspeichers, das Synchronisierkennzeichen aus Register 84 auf die Leitung gegeben, wie schon weiter oben beschrieben. Während dieser

">■"> Zeit kann der Such- und Änderungsvorgang für die Übergangsmasken ablaufen, um dadurch die betroffene Speicherzeile bereits für den laufenden Zyklus zu aktivieren (bzw. zu passivieren).

Hierzu 3 Wall Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur zeitmultiplexen Übertragung von Nutzinformationen aus voneinander unabhängigen, am Verkehr über eine gemeinsame Übertragungseinrichtung teilnehmenden Quellen, mit einem gemeinsamen Steuermechanismus für die Auswahl der in aufeinanderfolger.den Zeitschlitzen jeweils übertragenen Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß unter zeitlicher Auswahl durch den Steuermechanismus (gemäß Fig. 4) die Nutzinformationen aus einer ersten Untermenge der teilnehmenden Quellen (über Leitungen 22, 24, 26) als durchgeschalteter Verkehr in der Folge von periodischen Zeitschlitzen aufeinanderfolgender Zeitrahmen übertragen werden, wobei diese Zeitschlitze mittels des Steuermechanismus jeweils zeitweise den Quellen der ersten Untermenge zuordenbar sind und sowohl Umfang als auch Lage der Zeitschlitze innerhalb des Zeitrahmenzyklus festliegen, daß vor, zwischen und/oder nach den mit durchgeschaltetem Verkehr aus den Quellen der ersten Untermenge belegten Zeitschlitzen in in den Zeitrahmen automatisch seitens des Steuermechanismus erkennbaren freibleibenden Lücken die Nutzinformationen aus einer von der ersten Untermenge unabhängigen zweiten Untermenge der teilnehmenden Quellen nach Zwischenspeicherung in einer Pufferspeicheranordnung (18) als speichervermittelter Nutzverkehr intermittierend übertragen werden, daß jedoch vor der Zuordnung eines Zeitschlitzes zu einer der Quellen der ersten Untermenge zuerst seitens des Steuermechanismus geprüft wird, ob nach dieser Zuordnung die dem speichervermittelten Verkehr zur Verfügung stehende Übertragungskapazität, welche der Summe der verbliebenen Lücken entspricht, nicht kleiner als ein festgelegter Minimalwert ist, und daß nur nach einer positiven Prüfung vorgenannter Art ein Zeitschlitz einer der Quellen der ersten Untermenge zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerdaten über Umfang und Lage der Zeitschlitze und deren Zuordnung zu Quellen auf beiden Seiten der Übertragungs-Schaltungsanordnung gespeichert werden, und daß der auf der Empfangsseite eintreffende Informationsstrom auf Ausgabekanäle aufgeteilt wird, die den den Zeitschlitzen zugeordneten Quellen entsprechen.

3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Identifikation eines Zeitschlitzes jeweils die Nummer seiner ersten Bitstelle mit Bezug auf den Zeitrahmenanfang sowie die Gesamtzahl der zum Zeitschlitz gehörenden Bitstellen gespeichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuordnung eines neuen Zeitschlitzes geforderter Breite zu einer Quelle dieser Zeitschlitz entweder

a) in der kleinstmöglichen der noch bestehenden Lücken geschaffen wird oder

b) wenn die geforderte Zeitschlitzbreite größer als die größte bestehende Lücke ist, der Quelle zunächst ein erster Zeitschlitz zugeordnet wird, weicher der breitesten Lücke entspricht, und daß dann ein zweiter Zeitschlitz und gegebenenfalls weitere Zeitschlitze gemäß a) oder b) geschaffen werden zwecks Zuordnung zur betreffenden Quelle, bis die im ganzen benötigte Breite zugeord

net ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf beiden Seiten der Übertragungseinrichtung erforderliche gleiche

ι» Änderung der Steuerdaten zunächst auf beiden Seiten vorbereitet wird; daß dann in einer besonderen Bitposition eines Rahmens ein Änderungsanzeigebit von der Sendeseite an die Empfangsseite übertragen wird, und daß im gleichen

ι "> Rahmenzyklus auf beiden Seiten die vorbereiteten Änderungen wirksam gemacht werden.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) eine Mehrzahl von den Quellen (22, 24, 26)

der ersten Untermenge zugeordneten Quellen-Registeranordnungen (12, 14, 16);

b) eine Pufferspeicheranordnung (18) zur Speicherung und sequentiellen Abgabe von Informationen zugeordneter Quellen (28, 30,

32) der zweiten Untermenge;

c) eine Kombinationseinrichtung (34) zur Weitergabe von Informationen aus den Quellen-Registeranordnungen und der Pufferst) speicheranordnung an eine Eingangsschaltung (36) der Übertragungseinrichtung (38);

d) erste Auswahlschaltungen (10a, 42...46, 50...76) zur selektiven Aktivierung der Quellen-Registeranordnungen zwecks Ab-

S) gäbe von Informationselementen an die

Kombinationseinrichtung auf Grund von Steuerdaten in einem mit den Auswahlschaltungen verbundenen Steuerspeicher (10);

e) zweite Auswahlschaltungen (52, 54, 48, 78) zur Aktivierung der Pufferspeicheranordnung zwecks Abgabe von Informationselementen an die Kombinationseinrichtung, wenn keine Informationselemente aus den Quellen-Registeranordnungen und keine

■Ti Synchronisier- und Rahmensteuerzeichen

abgegeben werden.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufbereitungseinrichtung (20) vorgesehen ist, welche die von

>o den verschiedenen Quellen der zweiten Untermenge an ihren Eingängen erhaltenen Informationen unter Beigabe von Steuer- und Identifikationszeichen in einen sequentiellen Bitstrom umwandelt und diesen an den Eingang des Puffer-Speichers (18) abgibt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerspeicher ein Assoziativspeicher ^ 10) vorgesehen ist, der je Speicherzelle mindestens drei Felder für eine An-

bo fangsbitpositions-Kennzeichnung, eine Zeitschlitzbreitenangabe und eine Kanalregisternummer aufweist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Auswahl-

b5 schaltungen eine erste Zähleinrichtung (50), eine zweite Zähleinrichtung (62), eine Vergleichereinrichtung (68) und eine Decodiereinrichtung (70) enthalten, die derart mit einem Fjngabe/Aus-

gabe-Register (10ο) des Assoziativspeichers (10) zusammenwirken, daß entweder mit dem Inhalt der ersten Zähleinrichtung als Suchaigument ein Suchvorgang mit den ersten Feldern des Assoziativspeichers bewirkt wird oder daß ein Vergleich eines aus einem zweiten Feld des Assoziativspeichers ausgelesenen Wertes mit dem inhalt der zweiten Zähleinrichtung bewirkt wird, wobei gleichzeitig die Decodiereinrichtung (70) infolge Decodierung eines aus einem dritten Feld des Assoziativspeichers ausgelesenen Wertes auf einer 'ihrer Ausgangsleiiungen ein Steuersignal abgibt, das eine Torschaltung (72, 74, 76) zur Weitergabe von Bittaktsignalen an eine zugeordnete Quellen-Registeranordnung (12, 14, 16) öffnet.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Speicherzelle des Assoziativspeichers zwei zusätzliche Bitpositionen für ein Maskenkennzeichen vorgesehen sind, und daß ein bistabiles Kippglied (86) sowie zusätzliche Steuersignalelemente (90, 92) in Verbindung mit den ersten Auswahlschalgungen (10a, 42...46, 50. ..76) und der Kombinationseinrichtung (34) vorgesehen sind, um jeweils in der ersten Bitstelie eines Zeitrahmens einen~bestimmten Bitwert an die Übertragungseinrichtung abzugeben, wenn das bistabile Kippglied gesetzt ist, und gleichzeitig auf einer besonderen Steuersignalleitung (94) ein Maskenänderungssignal abzugeben, mit dem außerdem das bistabile Kippglied zurückgestellt wird.