DE2748556A1

DE2748556A1 - Zweigeschwindigkeits-vollduplex- datenuebertragung

Info

Publication number: DE2748556A1
Application number: DE19772748556
Authority: DE
Inventors: Henry Robert Goldenberg; Richard John Peck; Shih Yung Tong; David Allen Webb
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1978-05-03
Also published as: BE860265A; ES463722A1; US4069392A; FR2369629A1; SE7711817L; AU3011077A; CA1108262A; JPS5391514A; IT1091706B; NL7711892A

Description

Zweigeschwindigkeits-Vollduplex-Datenübertragung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Daten-Sender-Eapfanger gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der US-PS 3 113 176 ist eine halbautomatische Vollduplex-Datenübertragungsanlage beschrieben, die speziell geeignet ist zur Übertragung asynchroner Fernschreibersignale zwischen Endstellen, die über das vermittelte Telefonnetz verbunden sind. Das Telefonsprachband ist in ein unteres und ein oberes Band unterteilt, die als F1-Band bzw. F2-Band bezeichnet sind. In jedem Band wird eine Frequenzumtastung (FSK) benutzt, und zwar solchermaßen, daß das F1-Band eine Impulspausenfrequenz von 1070 Hz und eine Impulsmarkierfrequenz von 1270 Hz und das F2-Band eine Impulspausenfrequenz von 2025 Hs und eine Impulsaarkierfrequenz von 2225 Hz aufweist. Die Endstellen sind spiegelbildlich zueinander, und jede von beiden Endstellen kann Anrufe aussenden, auf welche die andere Endstelle antworten kann.

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Eine Übereinkunft über die Senderichtung ist so gewählt, daß die anrufende Endstelle im niedrigen F1-Band sendet und im hohen F2-Band empfängt und daß die antwortende Endstelle im hohen F2-Band sendet und im niedrigen F1-Band empfängt.

Gemäß der genannten Patentschrift ist jede Fernschreiberendstelle mit einem Bedienungsperson-Fernsprechteilnehmergerät versehen, mit dem zum Anrufen über Fernsprechzentralvermittlungsstellen angewählt werden kann. Unter der Annahme, daß an beiden Endstellen, zwischen denen Fernschreibnachrichten ausgetauscht werden sollen, Bedienungspersonen vorhanden sind, nimmt die anrufende Bedienungsperson ab, wartet auf das Amtszeichen und wählt die der anwortenden Endstelle zugeteilte Nummer. Die Fernsprechzentralvermittlungsstelle führt in Abhängigkeit von den gewählten Ziffern die herkömmliche Vermittlung durch, um die anrufende Endstelle mit der angerufenen Endstelle zu verbinden.

Die anwortende oder sich meldende Bedienungsperson hört das Rufsignal, hebt ab und betätigt eine Antwort- oder Meldetaste. Ein Zeitgeber wird gestartet, um ein Ruheintervall zu überbrücken, während welchem das Abgenommen-Signal zur Zentralvermittlungsstelle zurückgegeben wird. Die antwortende Endstelle überträgt dann die Hochband-Markierfrequenz von 2225 Hz, um der anrufenden Endstelle die Vollendung der Verbin-

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dung anzuzeigen.

Die anrufende Endstelle nimmt den 2225 Hz-Antwortton zur Kenntnis und antwortet mit der Niederband-Markierfrequenz von 1270 Hz.

Beide Endstellen sind nun in sendebereitem Zustand und beide Bedienungspersonen können die Telefonhörer auflegen. Die Fernschreiber an beiden Endstellen können ihre Nachrichten in einem FSK-Betrieb senden. Anrufe können durch $ede von beiden Endstellen beendet werden, indem ein andauerndes Impulspausensignal im entsprechenden Frequenzband gesendet wird.

Es ist auch bekannt, eine von beiden Endstellen oder beide Endstellen für ein automatisches Anrufen und Anworten ohne das Vorhandensein einer Bedienungsperson auszurüsten.

Ein im Handel erhältliches Datengerät, das mit den beschriebenen Fähigkeiten ausgerüstet ist, trägt die Bezeichnung "Western Electric Type 103".

In der US-PS 3 937 882 ist ein Vollduplex-Zweidraht-Nachrichtenübertragungssystem für synchrone serielle Datenübertragung über Sprachbandkanäle beschrieben. Der Kanal ist für Richtungszwecke wie bei der langsamen asynchronen Anwendung frequenz-

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mäßig in ein oberes und ein unteres Frequenzband aufgeteilt. Die synchrone Zeitsteuerung erlaubt jedoch eine Erhöhung der Datenfoigefrequenz um einen Faktor 4. Eine Quadraturamplitudenmodulation fester Trägerwellen nahe den Mitten des oberen und unteren Bandes wird als bevorzugt empfohlen. Das Anlaßleitungsprotokoll umfaßt ein manuelles Anrufen, dem der Austausch
eines Hochband-Dauertonsignals und eines Niedrigband-Phasenumtast-(PSK-)Signals zwischen der sich meldenden und der anrufenden Station folgt. Das System gemäß letztgenannter US-PS befaßt sich mit einer einzigen synchronen Übertragungsgeschwindigkeit.

Die Lösung des obigen Problems ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den Uhteransjp üchen vorteilhaft weitergebildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Erläuterungsdiagramm, das die unterschiedlichen

Betriebsarten der Vollduplex-Datenübermittlung zwischen

Zweigeschwindigkeits-, Niedriggeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeits-Datenstationen entsprechend der Erfindung darstellt; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Zweigeschwindigkeits-Voll-

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duplex-Datenraodems, das in jeder Station eines Zweidrahtsprachband-Fernsprechkanals für serielle Datenübertragung mit wählbaren Geschwindigkeiten verwendbar ist.

Erfindungsgemäß wird die überwachungssteuerung bezüglich der Geschwindigkeit und des Formats eines Vollduplex-Seriellbinäredaten-Übertragungssystems, das über eine Zweidrahteinrichtung arbeitet, durch ein Leitungsprotokoll ausgeübt, durch welches sich eine Station selbst als anrufende Station markiert, die gewünschte übertragungsgeschwindigkeit und das gewünschte Übertragungsformat wählt, eine andere Station als antwortende Station instruiert und bewirkt, daß diese andere Station ihre Geschwindigkeit und ihr Format an diese Wahl anpaßt, und durch die antwortende Station versichert wird, daß die gewünschten Bedingungen hergestellt worden sind, bevor irgendwelche Nachrichten übertragen werden.

Bei der beispielhaften Ausführungsform sind zwei unterschiedliche Bitfolgefrequenzen (Geschwindigkeiten) angegeben. Die langsame Bitfolgefrequenz ist als 300 Bit pro Sekunden (BPS) angegeben. Die schnelle Folgefrequenz ist mit 1200 BPS bezeichnet. Unterschiedliche Formate sind jeder der Geshwindigkeiten zugeteilt. Die nominelle 300 BPS-Geschwindigkeit ist völlig asynchron und durch ein FSK-Format verwirklicht, das im wesent-

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lichen an das der exisiterenden Western Electric Data Set Type 103 angepaßt ist.

Die 1200 BPS-Geschv/indigkeit ist synchron und ist verwirklicht durch eine unterschiedlich kodierte Phasenumtastung (PSK) unter Verwendung von Hoch- und Tiefband-Trägerwellen von 2400 Hz bzw. 1200 Hz, die auf vier I^gel moduliert sind. Die Symbolfolgefrequenz beträgt 600 Baud. Um einen im wesentlichen gleicheförmigen Energiepegel zu erzeugen und gegen Synchronisationsverluste zu schützen, werden die übertragenen Signale vor der Modulation verwürfelt, d. h., in quasi-zufällige Bitfolgen umgesetzt (scrambled). Aufgrund des Scramblers werden empfangene Signale nach der Demodulation wieder zurückgebildet (descrambled). Zusätzlich kann das Hochgeschwindigkeitsformat für eine Zeichenasynchroribetriebsart vorher bestimmt werden. In diesem Betrieb, der der selbe zwischen verbundenen Endstellen sein muß, sind Start- Stop-Zeichen in Neun- und Zehn-Bit-(einschließlich Start- und Stop-Bits)Kodes an der Teilnehmerschnittstelle vorhanden, die bei 1200 BPS im wesentlichen synchron innerhalb von Zeichen und asynchron zwischen Zeichen sind.

Das Leitungsprotokoll für das Niedriggeschwindigkeitsformat ist im wesentlichen identisch zu demjenigen, welches in existierenden Niedriggeschwindigkeitsdatenmodems verwendet wird.

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Eine kompatible Zweiweg-Nachrichtenübermittlung ist im Niedriggeschwindigkeitsformat zwischen dem Zweigeschwindigkeitsmodem und existierenden Niedriggeschwindigkeitsmodems möglich, und jeder von beiden Modemtypen kann zum anderen Nachrichten senden. Im Niedriggeschwindigkeitsprotokoll werden stetige sinusförmige Überwachungstöne verwendet.

Wenn im Hochgeschwindigkeitsformat die anrufende Station sich erst einmal der Verfügbarkeit der gerufenen Station versichert hat, indem sie den Hochband-StetLgton zur Kenntnis genommen hat, gibt die rufende Station der gerufenen Station ihre Absicht, mit der 1200 BPS-Geschwindigkeit forzufahren, bekannt, indem sie das verwürfelte Zeichen sendet. Das verwürfelte Zeichen wird erzeugt, indem ein Markierungssignal (herkömmlicherweise eine negative Spannung) an den Scrambler angelegt wird, der dieses als Pseudozufallsbitfolge bei 1200 BPS kodiert. Letztere Folge wird ihrerseits mittels Phasenumtastung bei 600 Baud auf die Leitung gegeben. Das verwürfelte Zeichen kann nur durch einen 1200 BPS-Differential-PSK-Demodulator erkannt werden und keinesfalls von einem 300 BPS-FSK-Demodulator. Zur Schaltungssicherheit und Taktsynchronisation zeigt die gerufene Station den Empfang des verwürfelten Niedrigband-Zeichens an, indem sie ein verwürfeltes Hochband-Zeichen zurückschickt. Die Nachrichtendatenübertragung kann nun in beiden Richtungen gleichzeitig begonnen werden.

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Bei der Erfindung wird die Datentibertragungsgeschwindigkeit durch die rufende Endstelle gewählt, und die gerufene Endstelle paßt sich automatisch daran an*

Das existierende Niedriggeschwindigkeits-Vollduplex-Datenübertragungssystern, das bei Geschwindigkeiten bis zu 300 BPS arbeitet, prinzipiell zwischen Fernschreibendstellen, kann in einer einzigen Betriebsart arbeiten. Sollte eine Datenübermittlung bei irgendeiner anderen Geschwindigkeit oder einem anderen Format erforderlich sein, wäre ein vollständig neu konstruiertes Datengerät nötig.

Fig. 1 zeigt ein Datenübermittlungsnetzwerk, in dem Niedrig-, Hoch- und Zweifachgeschwindigkeitsdatengeräte verbindbar sind. Bei den lediglich für niedrige Geschwindigkeit konzipierten Geräten 200 und 201 handelt es sich typischerweise um einen zuvor beschriebenen existierenden Typ. Geräte dieses Typs

bisher
könnenvnur miteinander in Nachrichtenverbindung treten, und zwar über einen Weg wie den mit 108 bezeichneten. Geräte 300 und 301, die lediglich für Hochgeschwindigkeit ausgelegt sind, sind erst in letzter Zeit verfügbar geworden. Sie können ebenfalls nur miteinander in Nachrichtenverbindung treten, und zwar über einen einzigen Weg, wie den mit 109 bezeichneten.

Ein Zweigeschwindigkeitsdatengerät ist in Blöcken 100 und

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dargestellt. Wie zuvor beschrieben können Zweigeschwindigkeitsdatengeräte nicht nur miteinander über einen Weg 102 in Niedriggeschwindigkeitsbetriebsart verkehren, sondern über einen Weg 103 auch in einer Hochgeschwindigkeitsbetriebsart. Zusätzlich sind Zweigeschwindigkeitsdatengeräte mit existierenden Niedriggeschwindigkeitsdatengeräten entweder als rufenden (Weg 105) oder gerufenen bzw. antwortenden (Weg 106) Stationen kompatibel (verträglich). überdies können Hochgeschwindigkeitsdatengeräte 300 und 301 mit den Hochgeschwindigkeitsabschnitten des hier beschriebenen Zweigeschwindigkeitsgerätes kompatibel gemacht werden, so daß das Zweigeschwindigkeitsgerät 100 Anrufe über Weg 104 zu dem lediglich für Hochgeschwindigkeit eingerichteten Gerät 301 und das lediglich für Hochgeschwindig~ keit eingerichtete Gerät 300 Anrufe zum Zweigeschwindigkeitsgerät 101 schicken kann. Somit ist eine Nachrichtenctation mit einem Zweigeschwindigkeitsdatengerät im übertragenen Sinne zweisprachig und kann mit zwei unterschiedlichen Leitungssignalen durch Ausschicken von Datenrufen oder Antworten auf Datenrufe mit einer anderen Nachrichtenstation in Verbindung treten, die entweder ein Zweigeschwindigkeits-, nur ein Niedriggeschwindigkeit s- oder ein Hochgeschwindigkeitsdatengerät aufweist.

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TABELLE I

NIEDRIGGESCHWINDIGKEITSVERBINDÜNG - RUFE UND MELDUNG DURCH BEDIENUNGSPERSON

RUFENDE STATION

Freizustand

Ruf durch Bedienungsperson

SICH MELDENDE STATION

ZUSTAND

aufgelegt aufgelegt abgehoben
Wählton

Freizustand

Wählen

Rufrückgabe Rufen

Abgehoben

Sprechbetrieb
Zentralvermittlungsstelle
Operationen

Datentaste Ein

^ Sprache _t Verzögerung (etwa 2 Sekunden)

2225 Hz hohes Band stetiges Zeichen

kurze Verzögerung

Sender Ein

Datenübertragung
beginnt

Niedriggeschwindigkeitsadten empfangen

1270
niedriges Band

stetiges Zeichen

Daten

Meldung durch Bedienungsperson

Sprechbetrieb Datentaste Ein Sperrzeit beginnt

Sender Ein

Datenübertragung beginnt

Zeitsperre endet nach etwa 15 Sekunden Niedriggeschwindigkeits· daten empfangen.

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Tabelle I ist ein Folgenplan für das Leitungsprotokoll (Austausch von Steuerungssignalen), das zum Aufbau einer Verbindung zwischen zwei Niedriggeschwindigkeitsdatenstationen des Typs Western Electric 103 verwendet wird, wenn sowohl die rufende als auch die gerufene Station bedient werden. Der normale Freizustand existiert, wenn bei beiden Stationen der jeweils zugehörige Fernsprechapparat aufgelegt ist, d. h., lediglich der Wecker ist über die a- und die b-Ader des Teilnehmerfernsprechapparates angeschlossen. Die Datenverbindung wird durch die Bedienungsperson der rufenden Station ausgelöst, wenn der Hörer abgenommen wird. Die Fernsprechvermittlungsstelle registriert den Abgenommen-Zustand und gibt das Amtszeichen (Wählfreigabeton) zurück. Die rufende Bedienungsperson wählt dann die Ziffern, die den gerufenen Stationen zugeteilt sind. Die Fernsprechvermittlungsstelle vermittelt den Verbindungswunsch der rufenden Stelle an die gerufene Stelle, indem sie einen Rufton erzeugt, der auch als Rufrückmeldeton zum Anrufenden zurückgeschickt wird. Wenn die Bedienungsperson der gerufenen Stelle abnimmt, hört der Rufton auf, und beide Bedienungspersonen können miteinander sprechen. Für eine Datenübertragung drücken beide Bedienungspersonen ihre Datentasten. Die Reihenfolge, in welcher die Tasten gedrückt werden, ist unerheblich, solange nicht mehr als etwa 15 Sekunden zwischen beiden Operationen verstreichen. Ein Abbruchzeitgeber, der durch die Datentastenbetätigung beim sich meldenden Datengerät ge-

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startet wird, steuert dieses Abbruchintervall. Sollte das Intervall des Zeitgebers abgelaufen sein, bevor die Taste der rufenden Station gedruckt ist, kehrt die gerufene Station in den AufgeTegt-Zustand zurück.

Nach einer weiteren vorprogrammierten Verzögerung von etwa 2 Sekunden, die es der Vermittlungsstelle erlaubt, auf das Abgenommen-Signal seitens der gerufenen Station zu reagieren, schaltet sich der Sender der gerufenen Station ein und sendet ein stetiges (sinusförmiges) Hochband-Markierungszeichen bei 2225 Hz an die rufende Station als Bereitschaftssignal. Die rufende Station antwortet ferner mit einem stetigen Niedrigband-Martterungszeichen bei 1270 Hz. Die Nachrichtendaten können nun gleichzeitig und unabhängig in beiden Richtungen Über eine Zweidrahtleitung gesendet werden. Eine Trennung wird durch eine der beiden Stationen angezeigt, indem ein stetiges Impulszeichen ausgesendet wird, beispielsweise 1070 Hz im Niedrigband in Richtung von rufender zu gerufener Station und 2025 Hz in der Richtung von gerufener zu rufender Station, oder durch Übergang zum Sprechbetrieb und Auflegen, durch eine Datenendstellensteuerung oder bei Verlust der empfangenen Trägerenergie.

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TABELLE II

NIEDRIGGESCHWINDIGKEITSVERBINDUNG - RUFEN DURCH BEDIENUNGSPERSON, AUTOMATISCHES MELDEN

RUFENDE STATION

ZUSTAND

SICH MELDENDE STATION (gerufene Station)

Freizustand aufgelegt aufgelegt

Ruf durch Bedienungs- abgenommen

person

Wählton Freizustand

Datenübertragung
beginnt

Wählen

Rufrückmeldung Rufen Rufanzeige

automatische Antwort

Abgenommen Zeitsperre beginnt

Sender Ein

Verzögerung
(etwa 2 Sekunden)

2225 Hz

Hochband stetiges Markierungs -

zeichen

4

Kurze Verzögerung

1270 Hz Datenübertragung be

Niedrigband ginnt stetiges Markierungszeichen

Niedriggeschwindig- _ .
keitsdaten empfangen ^ " Niedriggeschwindigkeitsdaten empfangen

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Tabelle II bildet einen ähnlichen Zeilenprotokol1folgenplan für einen Ruf durch eine Bedienungsperson und eine automatische Anwort oder automatisches Melden. Die Folge der TaMIe II unterscheidet sich von der der Tabelle I prinzipiell darin, daß die sich meldende oder gerufene Station mit einem Ruftondetektor ausgerüstet ist, der eine automatische Antwortschaltung aktiviert, um einen Abgenommen-Zustand, einen übergang zum Datenmodus und eine übertragung des Hochband-Markierungszeichens bei 2225 Rz nach der vorprogrammierten Verzögerungsperiode bewirkt.

Eine weitere Möglichkeit ist eine automatische Anrufeinheit für die rufende Station, so daß die Teilnehmerendstelle das Wählen der Nummer der angerufenen Station steuern kann.

Das hier beschriebene Zweigeschwindigkeitsdatengerät erzeugt im wesentlichen die gleichen Zeilenprotokollfolgen, wie sie in den TabdLen I und II gezeigt sind, für die Niedriggeschwindigkeitsbetriebsart, wenn angenommen wird, daß letztere mit der im existierenden Datengerät des Typs 103 kompatibel ist. Zusätzlich besitzt das für zweifache Betriebsart ausgelegte Gerät eine weitere Betriebsart, in der bei einer höheren Datenfolgefrequenz in im wesentlichen den gleichen Niedrig- und Hochfrequenzbändern gearbeitet wird, die für das Niedriggeschwindigkeitsformat benutzt werden. Zutritt zur Hochgeschwin-

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digkeitsbetriebsart wird zwischen rufenden Stationen und am anderen Ende befindlichen Stationen hergestellt, wie es in den Tabellen III und IV dargestellt ist, die Parallelen zu den Tabellen I bzw. II darstellen.

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TABELLE III

HOCHGESCHWINDIGKEITSVERBINDÜNG - RUFEN UND SICH MELDEN DURCH BEDIENUNGSPERSON

RUFENDE STATION

Freizustand

GERUFENE STATION

ZUSTAND

aufgelegt aufgelegt Freizustand

Ruf durch Bedienungs-abgenommen person

Wählton

Wählen

Sprechbetrieb

Datentaste Ein

Sender Ein

Daten empfangen
Daten gesendet

Rufrückmeldung

Sprache

Rufen abgenommen

Verzögerung

2225 Rz Hochband

stetiges Markierungs-,zeichen

1200 Rz Niedrigband PSK-Markierungszelchen

2400 Hz Rochband PSK-Markierungezeichen

Date»

ten Melden durch Bed i enung spe r s on

Sprechbetr ieb

Datentaste Ein Zeitsperre beginnt Sender Ein

Sender schaltet auf Hochgeschwindigkeitsbetriebsart

809818/0979 Daten gesendet

Zeitsperre zu Ende Daten empfangen

Tabelle III zeigt eine Leitungsprotokollfolge zwischen zwei von Bedienungspersonen bedienten Datenstationen. Vom Frei-Aufgelegt-Zustand beider Stationen über Abgenommen-Zustände der rufenden Station über Wählen und Rufen bis zum Abnehmen, Datentaste Ein und Zurückgeben des stetigen Hochband-Markierungszeichens bei 2225 Hz durch die gerufene Station ist die Folge der in Tabelle I gezeigten identisch. Danach gibt die rufende Station mit eingeschalteter Datentaste und eingeschaltetem Sender ein verwürfeltes, d. h., in eine quasi-zufällige Bitfolge umgesetztes Niedrigband-PSK-Markierungszeichen auf einer Trägerwelle von 1200 Hz an die gerufene und antwortende Station, um dieser die Absicht der rufenden Station zu signalisieren, Hochgeschwindigkeitsnachrichtendaten zu senden und ein Synchronisierungssignal für den Empfänger der gerufenen Station zu liefern. Als Reaktion auf das verwürfelte Niedrigband-PSK-Markierungszeichen geht die antwortende oder gerufene Station automatisch zur Hochgeschwindigkeitsbetriebsart über. Die gerufene Station antwortet dann weiterhin mit einem verwürfelten Hochband-PSK-Markierungszeichen auf einer Trägerwelle von 2400 Hz, um ein Snychronisiersignal für den Empfänger der rufenden Station zu liefern.

Mit einem verwürfelten PSK-Markiersignal ist ein Basisband-Markierungssignal gemeint, das in eine Pseudozufallsbitfolge verwürfelt und ferner zur Zuführung auf eine Zweidrahtübertragungsleitung auf eine Trägerwelle phasenumtastmoduliert ist.

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TABtXLE IV

HOCHGESCHWINDIGKEITSVERBINDÜNG - RUFEN DURCH BEDIENUNGSPERSON, AUTOMATISCHES MELDEN

RUFENDE STATION

Freizustand

Ruf durch Bedienungsperson

GERUFENE STATION

Sender Ein

Hochgeschwindigkeits däten empfangen

Hochgeschwindigkeits daten gesendet

ZUSTAND

aufgelegt aufgelegt abgenommen

Wählton

Wählen

Rufrückmeldung

Rufen

abgenommen

Verzögerung (etwa 2 Sekunden)

2225 Hz Hochband stetiges Markierungszeichen

1200 Hz

Niedrigband PSK-Markierungs-

zeichen

24OO Hz Hochband PSK-Markierungszeichen

Daten

Daten Freizustand

Rufanzeige

automatisches Melden

Zeitsperre beginnt

Sender Ein

Sender schaltet auf Hochgeschwindigkeitsbetriebsart

Hochgeschwindigkeitsdaten gesendet

Zeitsperre zu Ende

Hochgeschwindigkeitsdaten empfangen

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Tabelle IV zeigt in ähnlicher Weise wie Tabelle III die Hochgeschwindigkeitsleitungsprotokollfolge zwischen einer rufenden Station mit Bedienungsperson und einer antwortenden oder gerufenen Station, die mit einem Rufdetektor und einer automatischen Meldeeinrichtung versehen ist. Nach dem Schritt der Folge, der parallel liegt zu jenem Schritt des Niedriggeschwindigkeitsprotokolls der Tabelle II, in welchem der Sender der gerufenen Station eingeschaltet und ein stetiges Hochband-Markierungszeichen bei 2225 Hz gesendet wird, schaltet sich der Sender der rufenden Station ein und sendet ein verwürfeltes Niedrigband-PSK-Markierungszeichen, um den Empfänger der gerufenen Station zu synchronisieren. Die gerufene Station bestätigt den Empfang des verwürfelten Markierungszeichens, indem sie ein verwürfeltes Hochband-PSK-Markierungszeichen an die rufende Station sendet.

Die vorausgehenden Folgen sind spezifische Beispiele von Leitungsprotokollen für Zweigeschwindigkeits- und Zweiformat-Vollduplex-Datenübertragungssysteme. Beide Stationen können andere Merkmale umfassen, wie einen automatischen Anruf zur Ausschaltung der Notwendigkeit einer Bedienungsperson bei der rufenden Station. Ferner ist es nicht beabsichtigt, mögliche Variationen auf Zweifachformate zu beschränken. Das erfindungsgemäße Prinzip soll mehr als zwei Geschwindigkeiten und Formate umfassen. Zudem kann eine Zweigeschwindigkeitsstation

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für Eingeschwindigkeitsbetrieb voreingestellt werden. Für den Fall, daß eine Eingeschwindigkeltsstation durch das falsche Protokoll adressiert wird, wird die richtige Folge nicht vollendet und wird die Rufverbindung abgebrochen.

Die spiegelbildlichen Datenstationen der in Fig. 2 gezeigten Art können eine Vollduplex-Datenübertragung über einen Zweidraht-Fernsprechkanal erzeugen, der eine Zentralvermittlungsstelle umfaßt, durch welche eine Verbindung mittels herkömmlicher Wählmethoden hergestellt wird. Da jede Station sowohl eine Sende- als auch eine Empfangseinrichtung umfaßt, ist es für ein Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, in der Zeichnung die andere Station zu zeigen.

Jede Station einer Vollduplex-Datenübertragung umfaßt allgemein ausgedrückt ein Teilnehmergerät 10, ein Zweiweg-Datenmodem (Modulator-Demodulator) 20 und ein Fernsprechgerät 40 für die Bedienungsperson. Das Fernsprechgerät 40 kann durch eine automatische Rufeinheit ersetzt sein.

Beim Teilnehmergerät 10 kann es sich um eine Fernschreibstation, ein Computerterminal oder eine andere Eingabe/Ausgabeeinrichtung handeln, die Digitaldaten entweder im 0-300-BPS-Niedriggeschwindigkeits-Asynchron-Betrieb oder im 1200 BPS-Hochgeschwindigkeits-Bitsynchronoder-Zeichenasynchron-Betrieb

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erzeugt und verarbeitet. Die Teilnehmerausrüstung 10 umfaßt eine Datenendstelleneinrichtung 11 und ein Verbindungskabel 12.

Beim Zweiweg-Datenmodem 20 handelt es sich um eine repräsentative Vorrichtung zum Umwandeln von Basisbanddigitaldaten in ein Leitungssignal, das mit den Analogübertragungseigenschaften eines Sprachband-Telefonkanals kompatibel ist, und zum Rückwandeln empfangener Paßbandsignale von einem Telefonkanal in Basisbanddaten in dem für die Datenendstelle annehmbaren Format.

Beim Fernübermittlungsgerät 40 handelt es sich um einen Fernsprechteilnehmerapparat mit Tasteneinrichtungen, wie einem Datenübertragung/Sprachübertragung-Umschalter. Das Fernübermittlungsgerät 40 ist wahlweise vorhanden. Eine automatische Rufeinheit unter Steuerung der Endstelle 11 kann an dessen Stelle treten.

Bei der Zweidraht-Telefonleitung 30 handelt es sich um eine herkömmliche Teilnehmerzuleitung mit a- und b-Ader. Sie ist an ein Fernsprechvermittlungsamt angeschlossen, in dem herkömmliche Vermittlungsvorgänge durchgeführt werden können.

Bei der Datenschnittstelle oder Modem/Endstelle-Schnittstelle

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handelt es sich um eine Anschlußschaltungsplatte für das vieladrige Kabel 12, welches das Teilnehmerdatengerät mit dem Datenmodem verbindet. Die einzelnen Adern leiten Daten und Steuersignale, wie es die Aderbezeichnungen angeben. Die gezeigte Anzahl von Steuersignalen ist lediglich beispielhaft und nicht ausschließlich.

Das Zweiweg-Datenmodem 20 ist allgemein in eine Sender-, eine Empfänger- und eine Gemeinschaftskomponente unterteilt. Der Senderteil umfaßt einen FSK-Modulator 16, einen PSK-Modulator 18 und einen Scrambler 17. Der Empfängerteil umfaßt einen FSK-Demodulator 26, einen PSK-Demodulator 28, einen Descrambler 27, einen Detektor 21 für ein stetiges Markierungszeichen, einen Detektor 25 für ein verwürfeltes Markierungszeichen, eine Geschwindigkeitssteuerung 22 und eine Richtungssteuerung 24. Der Gemeinschaftsteil umfaßt eine Logikschaltung 23, ein Niedrigbandfilter 31, ein Hochbandfilter 32, ein Gabelschaltungsnetzwerk 42, Teilnehmerschaltungen 43 und einen Rufdetektor 44. Das Datenmodem 20 kann entweder als rufende Station oder als gerufene Station arbeiten. Arbeitet es in einer rufenden Station, werden Umschaltkontakte 24A bis 24D in den Kontaktzustand (durch Kreuze dargestellte Kontakte sind geschlossen) versetzt. Das Niedrigbandfilter 31 ist in den direkten Stromweg zwischen Ader 37 am Senderausgang und GabelSchaltungsnetzwerk 42 geführt. Das Hochbandfilter 32

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ist gleichermaßen in den direkten Stromweg zwischen einer Empfängereingangsader 38 und dem GabelSchaltungsnetzwerk 42 gefügt. Die Modulatoren 16 und 18 sind bereit, anfänglich im Niedrigfrequenzband zu arbeiten. Die Demodulatoren 26 und 28 sind bereit, im Hochfrequenzband zu arbeiten. Frequenzbandwechsel in der gerufenen Station werden durch die Bedienungsperson oder die Rufanzeigevorrichtung gesteuert.

Die Station 11 gibt auch nach Wahl Signale über die Geschwindigkeitssteuerleitung 29 an die Logikschaltung 23, wodurch die Geschwindigkeitssteuerung 22 informiert ist, ob die Niedrigoder die Hochgeschwindigkeitsbetriebsart gewünscht ist. Für die Niedriggeschwindigkeitsbetriebsart läßt die Geschwindigkeitssteuerung 22 die Umschaltkontakte 22A und 22B im Unterbrechungszustand (durch die kurzen senkrechten Querstriche dargestellt).

Der Ausgang des FSK-Modulators 16 ist mit Leitung 37 und der Ausgang des FSK-Demodulators 26 ist mit der Empfangsdatenleitung 45 verbunden. Der Ausgang des FSK-Demodulators 26 ist über Leitung 19 im Empfänger an den Detektor 21 für das stetige Markierungszeichen angeschlossen.

Für Hochgeschwindigkeitsbetrieb bringt die Geschwindigkeitssteuerung 22 die Umschaltkontakte 22A und 22B, die symbolisch in Form getrennter Kontakte dargestellt sind, in den Kontakt-

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d. h. Leitungszustand. Der PSK-Modulator 18 wird dadurch mit der abgehenden Leitung 37 verbunden und der PSK-Demodulator 28 ist an die Empfangsdatenleitung 45 angeschlossen. Dem PSK-Modulator 18 und dem PSK-Demodulator 28 sind je ein Scramb ler 17 bzw. Descrambler 27 zugeordnet. In der Praxis sind die Kontakte 22A und 22B vorzugsweise durch Festkörper-Logik- vorrichtungen gebildet, die als bekannte J-K-Flipflops ausgeführt sind.

Eine Logikschaltung 23 ist eine richtungsbetriebene Anordnung zum Steuern der Binärzustände der Geschwindigkeits- und Richtung ssteuerungen 22 und 24 entsprechend binären Eingangssignalen von den Detektoren 21 und 25.

Der Scrambler 17 unterbricht wiederholte Basisbanddatenmuster, wie Dauerpause, Dauermarkierung, Punktierung und andere, in Pseudozufallsfolgen ausgedehnter Länge zu dem Zweck, Energiespitzen auf der Leitung zu verhindern und Datenübergänge zur Abtasttaktwiedergewinnung zu erhalten.

Der Descrambler 27 bringt selbeteynchronisiert ankommende verwürfelte Signale wieder in ihre ursprüngliche Basisbandform. Der Scrambler 17 und der Descrambler 27 wirken entsprechend der in der US-PS 3 515 805 gegebenen Lehre zusammen. Somit wird ein Dauerraarkierungs-Basisbandslgnal verwürfelt und bei

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einer Station PSK-moduliert auf die Telefonleitung gegeben und in der anderen Station in ein stetiges Markierungszeichen zurückgebildet (descrambled). Das verwürfelte PSK-Markierungszeichen kann durch den FSK-Demodulator nicht festgestellt oder demoduliert werden.

Beim Niedrigbandfilter 31 handelt es sich um ein Bandpaßfilter, dessen Mittenfrequenz in der Nähe von 1200 Hz liegt und das die Niedrigbandfrequenzen von den Hochbandfrequenzen trennt. Gleichermaßen handelt es sich beim Hochbandfilter 42 um ein Bandpaßfilter, dessen Mittenfrequenz in der Nähe von 2400 Hz liegt und das die Hochbandfrequenzen von den Niederbandfrequenzen trennt. Die Positionen der Filter werden ausgetauscht, wenn das Datenmodem vom rufenden zum gerufenen Zustand umschaltet. FSK- und PSK-Frequenzspektren fallen in die Filterbandbreiten.

Wenn das Datenmodem 20 als gerufene Station arbeitet, wechseln die Geschwindigkeits- und Richtungsbedingungen automatisch aufgrund der Steuersignale, die mit der sendenden Endstelle ausgetauscht werden. Eine vom gerufenen Modem von einer rufenden Station empfangenes stetiges Niederband-Markierungszeichen (andauernder Sinuston von 1270 Hz) wird vom Detektor 21 für das stetige Markierungszeichen registriert, der die Logik-

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schaltung 23 informiert. Die Logikschaltung 23 aktiviert dann die Geschwindigkeitssteuerung 22, um den gerufenen oder antwortenden Modem bei niedrigen Datengeschwindigkeiten, d. h., FSK bei 0 bis 300 BPS asynchron, zum Senden in das hohe Sand und zum Empfang in das niedrige Band zu bringen. Die Kontakte 22A und 22B bleiben im Unterbrechungszustand, so daß der FSK-Modulator 16 und der FSK-Demodulator 26 mit der abgehenden Leitung 37 bzw. der Empfangsdatenleitung 45 an der Schnittstelle 13 verbunden sind.

Ein verwOrfeltes Nleä>igband-PSK-MarHerungs-(verwürfeltes 12OO Hz-PSK-)Signal, das vom antwortenden oder gerufenen Modem empfangen worden ist« wird vom PSK-Demodulator 28 demoduliert und vom Descrambler 27 in ein Basisband-Markierungszeichen zurückgebildet. Das zurückgebildete Markierungszeichen wird ferner vom Detektor 25 für das verwürfelte Markierungszeichen registriert, der seinerseits ein Ausgangssignal an die Logikschaltung 23 gibt. Die Logikschaltung 23 aktiviert dann die Geschwindigkeitssteuerung 22, um den gerufenen Modem bei der hohen Datengeschwindigkeit, d. h.» PSK bei 12OO BPS synchron, zum Senden in das hohe Band und zum Empfang in das niedrige Bandrbringen.Die Kontakte 22A und 22B werden in den Kontaktoder Leitungszustand geschaltet, so daft der PSK-Modulator 18 und der PSK-Demodulator 28 mit der abgehenden Leitung 37 bzw.

der Empfangsdatenleitung 45 an der Schnittstelle 13 verbunden sind.

Ein verwürfeltes Hochband-Markierungszeichen (verwürfeltes 2400 Hz-PSK-Zeichen) kann von den Zweiweg-Datenmodems 2O ebenfalls als Steuersignal erzeugt werden. Dieses Signal wird vom gerufenen Anschluß aufgrund des Empfangs des verwürfelten Niedrigband-Markierungszeichens verwendet, um der rufenden Endstelle anzuzeigen, daß sie, die gerufene Endstelle, bereit ist, im Hochgeschwindigkeitsantwortformat zu arbeiten und Empfängerzeitsteuerungsinformation an die rufende Station zu liefern.

Das Zweigeschwindigkeits-Vollduplex-Datenmodem, das den Hintergrund für die vorliegende Erfindung liefert, kann auch in der Hochgeschwindigkeitsbetriebsart programmiert sein, um entweder in einem rein synchronen Format bei einer Folgefrequenz von 1200 BPS oder in einem zeichenorientierten asynchronen Format zu arbeiten. Im Zeichen-Asynchron-Format können viel Bitzeichen mit einer Länge von beispielsweise 9 oder 10 Bits entsprechend bekannten Kodes gehandhabt werden. An jedem Ende des Ubertragungskanals wird eine Pufferung verwendet, um Datenbits zum Synchronkanal zu paketieren und Datenbits vom Synchronkanal zu entpaketieren, und zwar dadurch, daß Stopbits von den gesendeten Zeichen fallengelassen und diese den

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empfangenen Zeichen wieder zugefügt werden, solchermaßen, daß die Gesamtnachrichtenbitfolgefrequenz zeitweise die Nennsynchronfolgefrequenz übersteigt.

Der operative Teil der vorliegenden Erfindung ist das Leitungsprotokoll oder der Verbindungsablauf, der die in Fig. 2 gezeigten und zuvor beschriebenen physikalischen Komponenten steuert. Es gibt drei grundsätzliche Leitungsprotokolle, denen man folgen kann:

1) Die Datenmodems sowohl der rufenden als auch der gerufenen Station geben eine Zweigeschwindigkeits-Zweiformats-Wahl;

2) das Datenmodem der rufenden Station arbeitet nur bei der niedrigen Geschwindigkeit und das der gerufenen Station arbeitet bei jeder von beiden Geschwindigkeiten; und

3) das Datenmodem der rufenden Station arbeitet in der Doppelgeschwindigkeitsweise und das der gerufenen Station arbeitet bei einer einzigen Geschwindigkeit.

Wenn in beiden Stationen eines angewählten Datenübertragungssystems zueinanderpassende Zweigeachwindlgkeitsmodems, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, verfügbar sind, wird auf dem Ka-

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nal eine festgelegte Ruheperiode im Bereich von einer oder zwei Sekunden aufrechterhalten, um der Fernsprechvermittlungsstelle zu ermöglichen, den Abgenommen-Zustand beider Modems zu registrieren. Die gerufene Station sendet, entsprechend der Folge der Tabelle II, aufgrund des Rufsignals einen stetigen Melde- oder Antwortton von 2225 Hz (stetiges Hochband-Markierungszeichen) in Form einer reinen Sinuswelle. Bei einer rufenden Station mit einer Bedienungsperson drückt diese beim Hören des hohen 2225 Hz-Tons die Datentaste. Ist der Anruf von einer automatischen Rufeinheit ausgelöst worden, wird die Datenbetriebsart automatisch eingegeben. In etwa 150 Millisekunden erhält die rufende Station den Antwort- oder Meldeton und sendet entweder einen stetigen Ton von 1270 Hz (stetiges Niedrigband-Markierungszeichen), um die Absicht anzuzeigen, asynchrone Daten bei der asynchronen Niedriggeschwindigkeit zwischen 0 und 300 BPS zu senden, oder ein verwürfeltes PSK-Signal auf einem 1200 Hz-Träger (verwürfeltes Niedrigband-Markierungszeichen) , um die Absicht anzuzeigen, synchrone Daten bei der hohen Geschwindigkeit von 1200 BPS zu senden.

Das Datenmodem in der gerufenen Station benötigt 150 bis 300 Millisekunden, um das stetige Niedrigband-Markierungszeichen oder das verwürfelte Niedrigband-Markierungszeichen zu erkennen und zu erhalten und auf dieses zu wirken. Gewöhnlich

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ist die längere Zeitdauer erforderlich, um das verwürfelte Markierungszeichen zu erhalten. Wenn das stetige Markierungszeichen erkannt ist, stellt sich das gerufene Modem selbst auf Niedriggeschwindigkeitsbetrieb ein und sendet ein Sendebereitschaftssignal an das ihm zugeordnete Teilnehmergerät. Zweiweg-3OO-BPS-Daten können nun in beiden Richtungen gesendet werden.

Wenn, wie in der Folge der Tabellen III oder IV, das verwürfelte Markierungszeichen erkannt ist, richtet sich das gerufene Modem auf Hochgeschwindigkeitsbetrieb ein, stellt den 2225 Hz-Antwortton ein, schickt das verwürfelte Hochgeschwindigkeits-PSK-Signal (verwürfeltes Hochgeschwindigkeits-Markierungszeichen) an die rufende Endstelle, und zwar zur Versicherung der Leiturigsschaltung und zur Empfängertaktsynchronisation, und sendet ein Sendebereitsignal an sein zugeordnetes Teilnehraerterminalgerät. Aufgrund des verwürfelten Hochgeschwindigkeits-Markierungszeichens sendet die rufende Station ein Sendebereitsignal an ihr Teilnehraerterminalgerät, und Zweiweg-12CO-BPS-Daten können nun in beiden Richtungen gesendet werden.

Wenn die gerufene Station keine Zweigeschwindigkeitswahl aufweist, kann sie nicht antworten, wenn ihr Signale mit der falschen Geschwindigkeit gegeben werden, und die Datenverbindung

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muß abgebrochen werden. Wenn mit der richtigen Geschwindigkeit Signale gegeben werden, antwortet die gerufene Station entsprechend dem zuvor beschriebenen Leitungsprotokoll.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN 2 7 4 O 5 O O Pottadresse München: Patentconcult BMünchen«) RadedcestraSe 43 Telefon<0S»)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Strato 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Western Electric Company, Incorporated New York, N-Y., USA Goldenberg 1-3-16-1 Patentansprüche

1.. Daten-Sender-Empfänger für eine Endstelle eines Zweiweg-Punkt-zu-Punkt-Obertragungskanals, der Steuersignale und Nachrichtensignale zwischen dieser und einer anderen Endstelle zu übertragen vermag, gekennzeichnet durch

eine Sendeeinrichtung (16, 17, 18), die wählbar bei mehr als einer Datenübertragungsgeschwindigkeit und mehr als einem Datenübertragungsformat in einem von zwei frequenzmäßig aufgeteilten Bändern betreibbar ist;

eine Empfängereinrichtung (26, 28, 27, 21, 25), die wählbar bei mehr als einer Datenübertragungsgeschwindigkeit und mehr - als einem Datenübertragungsformat im einen oder anderen der frequenzmäBig aufgeteilten Bänder betreibbar ist;

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München: Kramer · Dr.Weser ■ Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Or. Bergen · Zwirner

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und eine Steuersignalgabeeinrichtung (13, 22, 23, 24) zum Austausch von Steuersignalen vor der Nachrichtendatenübertragung über den Übertragungskanal zwischen den Endstellen, mit denen sie sich als erstes als rufende Endstelle markiert und die andere Endstelle veranlaßt, sich als Antwortende an die Geschwindigkeit und das Format der ersten Endstelle anzupassen, wobei die Steuersxgnalgabeeinrichtug eine Logikeinrichtung (23) aufweist zum Steuern der übertragung von Signalen, die eindeutig die gewünschte übertragungsgeschwindigkeit und das gewünschte Übertragungsformat darstellen, wenn sie als rufende Endstelle arbeitet, und zum Registrieren solcher Signale, wenn sie als antwortende (gerufene) Endstelle arbeitet.

2. Daten-Sender-Empfänger nach Anspruch 1, bei dem die Steuersignalgabeeinrichtung zum Austauschen einer Folge von Steuersignalen vor der Nachrichtendatenübertragung über den Übertragungskanal, an den eine andere Endstelle angeschlossen ist, sich als rufende Endstelle mit einer gewählten Geschwindigkeit und einem gewählten Format in einem bestimmten frequenzmäßig geteilten Band markiert, eine andere Endstelle veranlaßt, sich automatisch als Antwortende an eine kompatible Geschwindigkeit, ein kompatibles Format und ein kompatibles frequenzmäßig geteiltes Band anzupassen, wobei die Steuersignalgabeeinrichtung gekennzeichne t ist durch eine erste Logikeinrichtung zum Steuern der übertragung

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eines unterschiedlichen Steuersignals für jede verfügbare Übertragungsgeschwindigkeit und für jedes verfügbare übertragungsforaat über den Kanal und zur üeglstrierung weiterer Steuersignaler die von einer anderen Endstelle zurückkommen, wenn die erste Endstelle als rufende Endstelle arbeitet, und durch eine zweite Logikeinrichtung zur Steuerung der übertragung weiterer Steuersignale zur Bestätigung des Empfangs der unterschiedlichen Steuersignale von der anderen Endstelle und zur Steuerung des Registrierens der unterschiedlichen Steuersignale, Wenn die erste Endstä.Ie als antwortende (gerufene) Endstelle arbeitet.

3. Daten-Sender-Empfanger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dall die Sendeeinrichtung einen Datenscraabler aufweist zum Verwürfein von zu sendenden Basisbanddaten in das Synchroniormat.