DE2503111C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur zeitmultiplexen Übertragung von Nutzinformationen aus voneinander unabhängigen Quellen - Google Patents
Verfahren und Schaltungsanordnung zur zeitmultiplexen Übertragung von Nutzinformationen aus voneinander unabhängigen QuellenInfo
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- DE2503111C3 DE2503111C3 DE2503111A DE2503111A DE2503111C3 DE 2503111 C3 DE2503111 C3 DE 2503111C3 DE 2503111 A DE2503111 A DE 2503111A DE 2503111 A DE2503111 A DE 2503111A DE 2503111 C3 DE2503111 C3 DE 2503111C3
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- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J3/00—Time-division multiplex systems
- H04J3/16—Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
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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 Verfugung 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 Informatitmarten, in denen das Verkehrsaufkommen
starken Schwankungen unterliegt,
ist eine Integration von Durchschaltvermittlung und Speichervermittlung bzw. von synchroner und asynchroner
ÜDertragung erwünscht. Prinzipiell wäre es möglich, im ganzen System parallele Einrichtungen
für beide Übertragungsarten vorzusehen. Das ist jedoch sehr aufwendig und führt bsi ungleichmäßigem
Verkehrsaufkommen auch nicht zu optimaler Ausnutzung.
Es sind schon Zeitmultiplex-Systeme bekanntgeworden, 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 Zeitschlitze 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 DE-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 DE-AS 1287159, 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 Quellenart 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 zv 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 Verfügung 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
Unteransprüche π 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 lolgenden
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. <'r.i;!\sJuiltvermittcltem
und spcichervermitteltem) Verkehr gemäß der Erfindung,
Fig. 3 ein Diagramm, das die variable Zuordnung der Gcsamtübertragungsbandbreite zu den beiden
Verkehrsarten veranschaulicht,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Multiplex-Schaltungsanordnung
als Blockschaltbild,
Fig. 5 schematisch den Vorgang der Unterbringung eines neuen Zeitschlitzes zwischen beliebigen, bereits
im Zeitrahmenzyklus festgelegten anderen Zeitschlitzen für Durchschaltübertragung.
Verfahren
Fig. I zeigt schematisch eine Situation, für welche die vorliegende Erfindung besonders geeignet ist.
Zwischen zwei Vermittlungsstellen I und II besteht eine Duplex-Übertragungsverbindung mit den beiden
Kanälen A und R für die Übertragung in je einer der beiden Richtungen. An jeder der beiden Vermittlungsstellen
sind einerseits kontinuierlich 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 ersteren Falle entspräche die
Fig. 1 einem System mit nur zwei Vermittlungsstellen, über die Teilnehmer an zwei verschiedenen Orten
verbunden sind. Im anderen Fall entspräche die F i g. 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 C ist eine Übertragung mit durchgehender Verbindung (Durchschaltvermittlung)
am besten, für die Quellen der Gruppe D ist eine Übertragung in Blöcken oder »Paketen« mit
Zwischenspeicherung (Speichervermittlung) am geeignetsten, wie dies schon in der Einleitung erläutert
wurde.
Es wird nun vorgeschlagen, die Daten aus den vci schiedencn
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 Zeitmultiplexvcrkehr 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 Zettschlitze 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 (U), die im folgenden auch als »asynchroner Verkehi« bezeichnet
ist, werden in eine Sequenz gebracht und als Warte schlange aufeinanderfolgender Datcnpaketc in einen
Schiebe-Pufferspeicher eingegeben. Dabei müssen natürlich Steuer- und Identifikationsinformationen
hinzugefügt werden (Köpfe), um die aus verschiedenen Quellen stammenden Daten später (am Empfang^'Tt)
wieder richtig auseinandernehmen un'.i verteilen zu können sowie gegebenenfalls Prüfzeichen
( P) und Füllzeichen. Der Inhalt des Pufferspeichers wird fortlaufend abgerufen, um die Lücken (gerade
gestrichelt) vollständig aufzufüllen, die !"wischen den
Synchronverkehr-Zeitschlitzen (schräg gestrichelt) geblieben sind. Auf diese Weise kann die gesamte
Kapazität eines Übcrtragungskanals 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 a). Hiervon
wird ein Teil als Mindestkapazität M für den Asynchronverkehr reserviert (Zeile blinker Teil (,während
der andere Teil II je nach Bedarf teilweise oder ganz für den durchgeschalteten (synchronen) Verkehr zur
Verfügung steht (Zeile b rechter Teil). Der Inhalt des
Balkens in Fig. 3 stellt die tatsächlichen Verhältnisse dar: für den direkten (durchgeschalteten) Verkehr
wird soviel Kapazität wie erfordert belegt (schräg gestrichelt, rechts). Für den asynchronen Verkehr (zwischengespeicherte
Datenpakete) steht dann der gesamte Rest zur Verfügung, d. h. zunächst der für den
asynchronen Verkehr fest reservierte Anteil (kreuzgestrichelt) und zusätzlich der vom Direktverkehr
momentan nicht benötigte Anteil (weiß).
Daraus ergibt sich eine bewegliche Grenze zwischen den beiden Verkehrsarten, die je nach Bedarf
und Verkehrsanfall verschoben wird.
Die Mindestkapazität für den Asynchronverkehr (Speichervermittlung) wird eingehalten, damit dieser
nie ganz unterbunden wird. Andererseits hat der Direktverkehr (Durchschaltvermittlung) bei der Belegung
des gesamten übrigen Teils II der Kanalkapazität das Vorrecht.
Das Bild der Fig. 3 ist jedoch nur eine schematische
Darstellung. Tatsächlich wird die Zykluszeit nicht in zwei Teile unterteilt, sondern ganz nach Bedarf in
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 Innrtlt 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 Zcitschlitzbrcitc als Bilan/.ahl. Im Beispiel entspricht der Inhalt der
mittleren Zeile einem Zeitschlitz, der die Bitpositionen 14(!'''S 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
((H)) ist, sowie zur Maskierung von Übertragungszu-'.!:i-".lcn
(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-Register 10a übertragen und der zugehörigen Ausgabemerker gesetzt.
Ein erster Zähler 50 ist mit dem Bittaktgeber 40 verbunden, so daß er zu jeder Bittaktzeit um eine Einheit
weitergeschaltet wird. Über eine Torschaltung 51 ist der Ausgang des Zählers 50 so mit dem ersten Feld
des E/A-Registers 10« 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 Rück-Stelleingang
mit einer Leitung 60. Leitung 58 ist mit dem Ausgang des Ausgabcmerkei s des E' A-Registcrs
IOi/ 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 Steucrleitung 66, wenn das Stcuerflipflop gesetzt, also das Steuersignal C aktiv
ist.
Ein Vcrglcicher68ist 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 1Oo verbunden und übernimmt automatisch
dessen Inhalt. Es wird jeweils höchstens eine der zu den Torschaltungen 72, 74, 76 80 und 90 führcnden
Steucrleitungen erregt, so daß auf die entsprechende Torschaltungs-Ausgangsieitung 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 Festlegungeines 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 Zeitschlitzbreite als Bitanzahl sowie
die zugeordnete Kanalnummer bzw. Registriernummer (Adresse).
Weiterhin ist für das Synchronisierkennzeichen ein Zeitschlitz vorgesehen, dem die vorletzte Speicherzeile
entspricht. Hierbei ist die Anfangsbitstelle 001 (zweites Bit des Rahmens), und die Länge χ entspricht
der Anzahl Bits im Schieberegister 84.
Außerdem ist für ein Anzeigebit, das den Anfang jedes Zeitrahmens bildet, ein besonderer Zeitschlitz
vorgesehen, der nur eine Bitposition umfaßt. Dem
JIl
entspricht die letzte Speicherzeile mit der Anfangsbitstellen-Angabe
000 sowie der Längenangabe 001. Die Bedeutung des Anzeigebits, das dem Synchronisier-Kennzeichen
vorausgeht, wird weiter hinten erklärt.
Der Inhalt des ersten Zählers 50 wird durch das Hittaktsignal laufend erhöht. Sein jeweiliger Wert gibt
die Bitstelle im Zeitrahmen an, weiche 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 Zählcrinhnlt den
Wert ( erreicht hat, und daß die /-te Bitstelle in eine Lücke fällt.
Deshalb ist das Stcuerflipflop 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, weii Signa! D akiiv isi.
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. Gleichzeitig werden die Bittaktsignale von der Leitung 66
im zweiten Zähler 62 gezählt und dessen Inhalt mit dem Breitenwert verglichen, der im Mittelfeld des
E Α-Registers steht.
Wenn das Ende des Zeitschlitzes erreicht ist, gibt 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 Datenbits 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 Assoziativspeichers 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 .r des Rahmens) abgegeben.
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
Zeitschlitzen entsprechen (dazu gehören auch die beiden Rahmenanfangs-Zeitschlitze für das
Anzeigebit und das Synchronisierkennzeichen).
Demultiplexer
Auf der Empfangsseite des Ubertragungsmediums i·-
ist ein Demultiplexer (wie DMPXA in Fig I) vorzusehen, der dem eben beschriebenen Multiplexer analog
ist. Der Assoziativspeicher hat den gleichen Inhalt,
60 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 Eingangslcitungcn 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 e-ne
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 /.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 ^ 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 Zeitschlitzes (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 Zeitschlitzbreite ausreicht, d. h. wenn W
> 51, 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
Il
Lücke (ΛΊ) 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, wobei 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 Zcitsehlitzes (bzw. der Zeitschlitze
), die einem Synchronverkehrs-Kanal zugeteilt sind, wirü die Eintragung im Assoziativspeicher gelöscht
und die Liste bzw. Parameterwerte entsprechend angepaßt. Die entstehende Lücke steht dann
für den asynchronen Verkehr wieder zur Verfugung.
Da es sich, bei Kenntnis der oben beschriebenen Grundlage"', um Standardvorgänge handelt, erübrigt
sich hier eine weitere Beschreibung von Einzelheiten.
Vorgänge bei Zuteilungsänderung
Bei einer Änderung der Bandbreiten- bzw. Zeitschlitzzuteilung 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 Assoziativspcicher-Zeileninhalt im Demultiplexer erst einige Rahmenzyklen
später zur Verfügung 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 Empfangsseite als asynchrone (speichervermittclte)
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 Übergangsmaske) 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 Assoziativspeicherzeilen
auf folgende Art geladen und aktiviert: Erst wird der neue Zeileninhalt (3 Felder = Anfangsbitstelle, Bitanzahl,
Kanalnummer) zum Demultiplexer geschickt und dort, zusammen mit der Übergangsmaske 10, in
eine freie (passive) Speicherzeile geladen. Diese Daten werden wegen der Maske 10 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 Ausgangssignal des Merkers bewirkt beim Beginn des nächsten Rahmenzyklus
a) das Einsetzen eines Anzeigebits in die erste Bitzeile des Rahmens, zwecks Benachrichtigung
des Demultiplexeis, und b) einen Suchvorgang nach der Ubergangsmaske »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
■ 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 (Anfangsbitstellen usw.) übertragen und geladen werden, und
daß die benutzten Masken zunächst »01« (Zeileninhalt noch gültig) und am Schluß »00« (Zeile passiv)
sind.
Die benötigten Schaltungscrgänzungen für den
Multiplexer sind in Fig. 4 gezeigt (für den Demultiplexer sind alle Schaltungsteile analog und brauchen
deshalb nicht gezeigt werden). Die beiden Bitstellen für die Ubergangsmaske sind im Assoziativspeicher
10 und im E A-Register 10« rechts zu sehen. Der Merker (Flipflop) 86 wird gesetzt, wenn die Maske
01 mit neuem Zeileninhalt bzw. die Maske 10 geladen
werden, und zwar durch ein Signal Γ (ÜbergangI 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. '.oil Leitung
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 Ubergangsmasken ein.
Anschließend wird, nach Auslesen der vorletzten Zeile des Assoziativspeichers, das Syncbronisierkennzeichen
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 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zur zeitmultiplexen Übertragung von Nutzinformationen aus voneinander unabhängigen,
am Verkehr über eine gemeinsame Übertragungseinrichtung teilnehmenden Quellen, mit einem gemeinsamen Steuermechanisraus für
die Auswahl der in aufeinanderfolgenden 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 Ver- '5
kehr 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 afc, 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 ei- w ner Pufferspeicheranordnung (18) als speichervermittelter
Nutzverkehr intermittierend übertragen werden, daß jedo>,h vor CiT Zuordnung eines
Zeitschlitzes zu einer der Quellen der ersten Untermenge zuerst seitens des S'euermechanismus r>
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 -»o
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 4r>
Lage der Zeitschlitze und deren Zuordnung zu Quellen auf beiden Seiten der Ubertragungs-Schaltungsanordnung
gespeichert werden, und daß der auf der Empfangsseite eintreffende Informationsstrom
auf Ausgabekanäle aufgeteilt ">c 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 w)
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 h">
als die größte bestehende Lücke ist, der Quelle zunächst ein erster Zeitschlitz zugeordnet
wird, welcher 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 zugeordnet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf beiden Seiten der
Übertragungseinrichtung erforderliche gleiche 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 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 Pufferspeicheranordnung an eine Eingangsschaltung (36) der Übertragungseinrichtung (38);
d) erste Auswahlschaltungen (10a, 42...46, 50...76) zur selektiven Aktivierung der
Quellen-Registeranordnungen zwecks Abgabe 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 Synchronisier- und Rahmensteuerzeichen abgegeben werden.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufbereitungseinrichtung (2C) vorgesehen ist, welche die von
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 Pufferspeichers (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 Anfangsbitpositions-Kennzeichnung,
eine Zeitschlitzbreitenangabc und eine Kanalregisternum=
mer aufweist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Auswahlschaltungen
eine erste Zähleinrichtung (50), eine zweite Zähleinrichtung (62), eine Vergleichereinrichtung
(68) und eine Decodiereinrichtung (70) enthalten, die derart mit einem Eingabe/Aus-
gabe-Register (10α) des Assoziativspeichers (10)
zusammenwirken, daß entweder mit dem Inhalt der ersten Zähleinrichtung als Suchargument 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 Ausgangsleitungen 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 Meiskenkennzeichen vorgesehen
sind, und daß ein bistabiles Kippglied (86) sowie zusätzliche Steuersignalelemente (90, 92) in Verbindung
mit den ersten Auswahlsch-.Jgungen (10a, 42...46, 50...76) und der Kombinationseinrichtung (34) vorgesehen sind, um jeweils in
der ersten Bitstelle eines Zeitrahmens einen* bestimmten Bitwert an die Übertragungseinrichtung
abzugeben, wenn das bistabile Kippglied gesetzt ist, und gleichzeitig auf einer besonderen Steuersignalleitung
(94) ein Maskenänderungssigna] abzugeben, mit dem außerdem das bistabile Kippglied
zurückgestellt wird.
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