DE2845023A1

DE2845023A1 - Verfahren und vorrichtung zur gemeinsamen uebertragung von fernsprech- und video-signalen auf digital betriebenen fernsprechleitungen

Info

Publication number: DE2845023A1
Application number: DE19782845023
Authority: DE
Inventors: Giovanni Tamburelli
Original assignee: CSELT Centro Studi e Laboratori Telecomunicazioni SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1978-10-16
Publication date: 1979-05-03
Also published as: JPS5462706A; GB2006574A; JPS5821460B2; DE2845023C2; FR2406920A1; IT1091286B; FR2406920B1; SE439564B; SE7810581L; GB2006574B

Description

Centro Studi e Laboratori

Telecomunicazioni S.p.A. Unsere Akte: c 84-j,DE

Verfahren und Vorrichtung zur gemeinsamen Übertragung von Fernsprech- und Video-Signalen auf digital betriebenen Fernsprechleitungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum gemeinsamen Übertragen von Fernsprech- und Videosignalen auf digital betriebenen Fernsprechleitungen und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und fällt damit allgemein in das Gebiet der digitalen Übertragungssysteme.

Für den Fernsprechdienst betreibende Unternehmen ergeben sich bei der Entwicklung neuer visueller und audio-visueller Dienste, insbesondere eines Video-Fernsprechers, erhebliche Schwierigkeiten aufgrund der hohen Installationskosten, und zwar insbesondere für die Übertragungsleitungen aufgrund der hohen Bandbreitenbelegung durch das Videosignal.

Zur Verminderung der Bandbreite sind bereits redundanzvermindernde Vorrichtungen in Betracht gezogen worden. Die Verwendung solcher Vorrichtungen ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des belegten Bands über der Leitung, so daß mit der gleichen Zahl von Leitungen eine größere Zahl von Kanälen für die Übertragung zur Verfügung gestellt werden kann. Jedoch sind auch derartige Vorrichtungen sehr teuer und die durch ihre Verwendung erzielten wirtschaftlichen Vorteile sind eher begrenzt.

Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung der die Redundanz vermindernden Vorrichtungen können die Betriebskosten weiterhin dadurch vermindert werden, daß die Videosignale auf der selben

90981870731

Leitung übertragen werden, die auch für die übertragung anderer Signalarten dienen, beispielsweise auf Fernsprechleitungen, und zwar auf den auch durch diese Signale belegten Frequenzbändern.

Durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung werden die Videosignale auf digital betriebenen Fernsprechleitungen während toter Zeiten zwischen den Sprechzeiten übertragen. Die Videosignale werden also zwischen die Sprechsignale interpoliert.

Es ist zwar bereits bekannt (z.B. Aufsatz "The A.T.I.C. System" von E. Lyghounis, Telecomunicazioni, No. 26), daß auch bei digital betriebenen Fernsprechübertragungssystemen in den Totzeiten eines Gesprächs ein zweites Gespräch übertragen wird, wodurch die Zahl der möglichen Gespräche in einem PCM-System verdoppelt werden kann. Diese Systeme benötigen jedoch komplexe Vorrichtungen zum zyklischen Abtasten einer Vielzahl von Leitungen zur Feststellung der aktiven Leitungen, zum vorübergehenden Speichern der Signale des einen Gesprächs, während sie auf die Einfügung in einen Übertragungsweg warten, und zum Hinzufügen einer Information zu den übertragenen Signalen, die zur Feststellung des Gesprächs, zu dem diese Signale gehören, notwendig ist.

Gemäß der Erfindung sind indessen die dem Einsetzen bzw. dem Extrahieren der Videosignale dienenden Vorrichtung hinter den Multiplexerstufen bzw. empfängerseitig hinter den Demultiplexerstufen, insbesondere des PCM-Systems, angeordnet, so daß jede sich auf die Leitungsabtastung und/oder Wiederverteilung der Signale auf die interessierten Teilnehmer bezogene Komplexität vermieden ist. Da außerdem nur zwischen Fernsprech- und Videosignalen unterschieden zu werden braucht, ist das Markierungsproblem besonders einfach.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung be-

909818/0731

vorzugter Ausfuhrungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Blockschaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Fall einer übertragung Über eine einzelne Fernsprechleitung, und

Fig. 2 die Anwendung der Erfindung auf die übertragung über eine Mehrzahl von Fernsprechleitungen.

Eine Schaltung gemäß Fig. 1 schließt an eine Leitung 1 für digital kodierte Fernsprechsignale, beispielsweise eine PCM-Leitung, und an eine Gruppe von Leitungen 2 für ebenfalls digital kodierte Signale an, die dazu bestimmt sind, jeweils einen Video-Kanal oder eine Mehrzahl von Video-Kanälen zu führen, die in die Totzeiten zwischen den Gesprächszeiten eingesetzt werden sollen. Die Leitungen 2 können entweder Teilnehmerleitungen oder Ausgangsleitungen einer in der Zeichnung nicht dargestellten Konzentrationsstufe sein.

Eine Vorrichtung RI erkennt leere Oktetts in auf der Leitung 1 eintreffenden PCM-Rahmen, also Oktetts, die nicht durch ein Sprechsignal belegt sind. Ein erster Pufferspeicher B1 speichert die Bits des Videosignals und liefert sie ausgangsseitig auf einen Befehl des Detektors RI hin während derjenigen Zeitspannen, die den leeren Oktetts entsprechen, an eine Markier- und Einfügvorrichtung IM, also eine Vorrichtung, die in Übereinstimmung mit den leeren Oktetts des Fernsprechsignals die Bits des Video-Signals einfügt und markiert, ob die einzelnen Oktetts sich auf eine Fernsprech- oder eine Video-Übertragung beziehen. Für diese Markierung kann beispielsweise das achte Bit jedes Oktetts verwendet werden, dessen boolescher Wert dann angibt, zu welcher Übertragungsgattung das Oktett gehört. Ersichtlich verlangt ein derartiges System, daß die Sprechsignale mit weniger als acht Bits kodiert werden, was einen kleinen Informationsverlust mit sich bringt.

909818/0731

Als Beispiel für eine Alternative könnten auch zum Markieren die freien Bits in den Rahmen- und Mehrfachrahmen-Synchronwörtern verwendet werden. Auf diese Weise könnten alle acht Bits der von Sprechsignalen freien Oktetts zur Übertragung der Video-Signale ausgenützt werden, es ist jedoch erforderlich, auf eine bestimmte Anzahl von Rahmen zu warten, bevor man empfängerseitig die Art des Kanals eines Rahmens erkennt, da bekanntlich die Zahl der freien Bits in einem PCM-Rahmen kleiner ist als die Zahl der den Rahmen bildenden Kanäle.

Die Gruppe der Vorrichtungen RI, B1 und IM bildet die senderseitige Endeinrichtung T des erfindungsgemäßen Systems.

Die empfängerseitige Endeinrichtung R besteht aus einer Erkennungs- und Teilungsvorrichtung RR und einem zweiten Pufferspeicher B2. Die Erkennungs- und Teilungsvorrichtung RR empfängt vom Sender über eine Leitung 3 eintreffende Signalrahmen, erkennt die beiden Arten der übertragenen Signale und leitet sie auf zwei getrennte Wege. Die Sprechsignale werden auf eine Verbindung 4 und von dieser zur digitalen Vermittlungsstelle geleitet und dann den beteiligten Teilnehmern zugeordnet. Die Video-Signale werden zum Pufferspeicher B2 geleitet, der die Aufgabe hat, die stetige Video-Übertragung wiederherzustellen, die dann auf einer Verbindung 5 erfolgt.

Die Erkennungs- und Teilungsvorrichtung RR umfaßt eine Einrichtung, die die entsprechende Kodierung wiederherstellt, falls die Fernsprechkanaloktetts im Ruhezustand nicht vollständig O sind.

Die hier als Block dargestellten Vorrichtungen werden nicht im einzelnen beschrieben, da ihre schaltungstechnische Verwirklichung dem Fachmann bei Kenntnis der Funktion möglich ist. Zur Vereinfachung der Zeichnung sind Zeitsteuergeräte, die zur Steuerung der System-Operationen erforderlich sind, nicht dargestellt.

909818/0731

Als Beispiel für eine mögliche AusfUhrungsform sei angenommen, daß die Leitung 1 eine 140-Mbit/s-Fernsprechleitung und die Leitung 2 eine 34-Mbit/s-Video-Leitung ist. Wie Verkehrsmessungen zeigen, ist eine 140-Mbit/s-Leitung allgemein für etwa 25/6 der Zeit belegt. Demnach sind etwa 100 Mbit/s nicht ausgenützt. Folglich ist selbst in Zeitspannen hohen Verkehrsaufkommens ausreichend "Raum" vorhanden, um in die Fernsprechübertragung die Kanäle von wenigstens einer 34-Mbit/s-Video-übertragung einzufügen. Eine einfache Berechnung zeigt, daß die mögliche in die Video-Übertragung eingeführte Verzögerung zum Warten auf die Zugänglichkeit freier Oktetts vollkommen vernachlässigbar ist.

eine/

Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf kombinierte übertragung von Fernsprech- und Video-Signalen auf einer einzelnen Fernsprechleitung. Durch kleine Änderungen kann die Erfindung auch an den Fall angepaßt werden, daß die Video-Übertragung über eine Mehrzahl von beispielsweise PCM-Fernsprechleitungen verteilt werden soll, etwa wenn das Verkehrsaufkommen so hoch ist, daß es die Übertragung der Video-Signale auf einer einzelnen Leitung nicht erlaubt.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Erfindung für diesen Fall, mit zwei senderseitigen Endeinrichtungen T1, T2 und zwei empfängerseitigen Endeinrichtungen R1, R2, die den Endeinrichtungen T bzw. R nach Fig. 1 gleichen. Fernsprechleitungen 11, 12, 31, 32, 41 und 42 für digital kodierte Fernsprechsignale gleichen den Leitungen 1, 3 und 4 nach Fig. 1, während die Leitungen 2 und 5 die Video-Signale führen.

Ein Bitpaketierer FP ordnet die Bits der Video-Übertragung in Paketen 'versieht die Pakete mit einer fortschreitenden Nummer, bevor sie über Verbindungen 61 und 62 zum Pufferspeicher B1 einer der senderseitigen Endeinrichtungen T1 oder T2 gesendet werden. Von diesen Endeinrichtungen empfängt der Bitpaketierer

909818/0731

FP über Verbindungen 71 und 72 Information über die Zustände der Belegung der Speicher B1 und kann somit die Bitpakete zu den Endeinrichtungen senden, die sie speichern können. Die fortlaufende Numerierung der Pakete ist erforderlich, um empfängerseitig das Videosignal mit Hilfe einer Vorrichtung FT, deren Betrieb komplimentär dem des Bitpaketierers FP ist, korrekt zu rekonstruieren.

Der Aufbau nach Fig. 2 kann so verallgemeinert werden, daß auf η Fernsprech-PCM-Leitungen die Kanäle von m digitalen Video-Leitungen eingefügt werden. In diesem Fall wird der formatierende Bitpaketierer FP durch eine etwas komplexere Vorrichtung ersetzt, beispielsweise durch einen Rechner, der von Mal zu Mal numerierte Pakete der zwischen verschiedenen Fernsprechleitungen aufzuteilenden Bits einer Video-Übertragung bildet oder die Kanäle von in eine selbe Leitung einzufügenden mehreren Einzel-Übertragungen in einem einzigen Rahmen oder Mehrfachrahmen organisiert. Empfängerseitig organisiert ein zweiter Rechner wiederum die einzelnen Video-Übertragungen.

In diesem Fall könnte der formatierende Bitpaketierer auch in T.A.S.I.-Technik (Time Assignment Speech Interpolation) ausgeführt sein, um von Mal zu Mal mit den Fernsprechleitungen nur die aktiven Video-Fernsprechleitungen zu verbinden und somit die Zahl der gleichzeitig zu bedienenden Video-Leitungen zu erhöhen .

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind ersichtlich. Im einzelnen ermöglicht das einfache Hinzufügen einer senderseitigen Endeinrichtung und einer empfängerseitigen Endeinrichtung der beschriebenen Art, die einfach und im Vergleich zur Leitung billig sind, zur Leitung die Verwendung von bereits vorhandenen und nicht ausgenützten Leitungen für den Video-Fernsprechdienst. Auf diese Weise können die Kosten der Video-Fernsprechinstallationen um mindestens eine Größenordnung im Vergleich zu gewöhnlichen frequenzmultiplexen Systemen verringert werden.

909818/0731

Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zum gemeinsamen Übertragen von Fernsprech- und Videosignalen auf digital betriebenen Fernsprechleitungen, insbesondere PCM-Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Videosignale in tote Zeiten der Fernsprechsignalübertragung einsetzt, indem man am senderseitigen Ende

- in wenigstens einer Folge von Rahmen von Signalen, die einer Mehrzahl von Gesprächen entsprechen, die für keines der Gespräche ausgenützten Bitgruppen erkennt;

- vorübergehend die Bits mindestens eines zu übertragenden Videosignals speichert und auf von den Ferngesprächen nicht ausgenützte Bitgruppen wartet;

- die Bits des gespeicherten Videosignals in die nicht ausgenützten Bitgruppen einsetzt und so wenigstens eine Rahmenfolge bildet, die sowohl Sprech- als auch Video-Kanäle enthält; und

- in die Folge oder Folgen von Rahmen mit Sprech- und Video-Kanälen eine Information einsetzt, die angibt, ob die einzelnen Bitgruppen eine Fernsprech- oder eine Video-Übertragung betreffen;

909818/0731

ORIGINAL INSPECTED

und indem man am empfängerseitigen Ende

- in der wenigstens einen Rahmenfolge, die sowohl Sprech- als auch Video-Kanäle enthält, zwischen den auf die Gespräche bezogenen Bitgruppen und den auf die Video-Übertragung bezogenen Bitgruppen unterscheidet und sie auf unterschiedliche Pfade leitet; und

- die Bits der erkannten Video-Gruppen zur Wiederherstellung der Stetigkeit der Video-Übertragung vorübergehend speichert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information darüber, ob die einzelne Bitgruppe eine Fernsprechoder eine Video-Übertragung betrifft, durch ein Bit jeder Bitgruppe geliefert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information, ob die einzelne Bitgruppe eine Fernsprech- oder eine Video-Übertragung betrifft, durch von Rahmen- und Multirahmen-Synchronismuswörtern freie Bits geliefert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man senderseitig vor der vorübergehenden Speicherung die Bits ein und derselben in die leeren Bitgruppen verschiedener übertragener Sprechsignale einzufügenden Video-Übertragungen fortschreitend numeriert und in Paketen organisiert und die Bits unterschiedlicher in die selbe Übertragung der Sprechsignale einzufügender Videosignale in einem einzigen Rahmen oder Multirahmen organisiert.
5· Vorrichtung zum gemeinsamen Übertragen von PCM-Fernsprechsignalen und Videosignalen auf Fernsprechleitungen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Fernsprechleitung senderseitig vorhanden sind:

- ein Detektor (RI), der in einer auf der Leitung liegenden Folge von PCM-Rahmen die durch keine Nachrichtenverbindung belegten Bitoktetts erkennt;

909818/0731

- ein erster Pufferspeicher (B1), der die Bits von wenigstens einer Video-Übertragung vorübergehend speichert und sie ausgangsseitig unter Steuerung durch den Detektor (RI) in Übereinstimmung mit den nicht ausgenützten Oktetts abgibt;

- eine Markier- und Einfügevorrichtung (IM), die die Bits der Video-Übertragung oder der Mehrzahl von Video-Übertragungen in die nicht ausgenützten Oktetts einschiebt und auf der Fernsprechleitung eine Folge von Rahmen bildet, die sowohl Fernsprech- als auch Video-Oktetts enthalten, und die in die Folge eine Information einfügt, die angibt, ob das individuelle Oktett sich auf eine Fernsprech- oder eine Video-Übertragung bezieht;

und daß empfängerseitig vorhanden sind:

- eine Erkennungs- und Teilungsvorrichtung (RR), die in der Folge der sowohl Fernsprech-Oktetts als auch Video-Oktetts enthaltenden Rahmen die beiden Oktettarten unterscheidet und sie auf verschiedene Wege leitet; und

- einen zweiten Pufferspeicher (B2), der die als zur Video-Übertragung gehörend erkannten Bitoktetts vorübergehend speichert und so die Kontinuität der Video-Übertragung wiederherstellt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Markier- und Einfügevorrichtung (IM) ein Bit jedes Oktetts in Abhängigkeit von der Art des übertragenen Signals, auf die das Oktett bezogen ist, zwangsweise auf einen der booleschen Werte setzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Markier- und Einfügevorrichtung (IM) für jedes übertragene Bitoktett eines der freien Bits der Rahmen- und/oder Multirahmen-Synchronismuswörter zwangsweise auf einen der booleschen Werte setzt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zuordnen der Bits eines zu übertragenden Videosignals zu einer Mehrzahl von Fernsprechleitungen der sender-

909818/0731

seitige Pufferspeicher (B1) aller Fernsprechleitungen hinter einer Einrichtung angeordnet ist, die die Bits des Videosignals in Paketen organisiert und diese fortschreitend numeriert und in Abhängigkeit von der Zugänglichkeit der Pufferspeicher an einen der Pufferspeicher gibt; und daß der empfängerseitige Pufferspeicher (B2) vor einer Einrichtung angeordnet ist, die ein einziges Videosignal zusammensetzt, welches die selben Charakteristiken wie das senderseitig in die Fernsprechleitungen eingegebene Videosignal hat.
9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuordnung der Bits einer Mehrzahl von zu übertragenden Videosignalen zu einer Mehrzahl von Fernsprechleitungen der senderseitige Pufferspeicher (B1) aller Fernsprechleitungen nach einer Einrichtung angeordnet ist, die die Bits aller Videosignale empfängt, die Bits eines selben einer Mehrzahl von Fernsprechleitungen zuzuordnenden Videosignals nach einer fortschreitenden Numerierung in Paketen organisiert und die Bits einer Vielzahl von auf die selbe Fernsprechleitung zu legenden Videosignalen in einem einzigen Rahmen oder Mehrfachrahmen organisiert; und daß am empfängerseitigen Ende der empfängerseitige Pufferspeicher (B2) aller Fernsprechleitungen vor einer Einrichtung angeordnet ist, die die Bits der verschiedenen Signalarten trennt und die Bits einer selben Signalart sammelt und so wieder eine Mehrzahl von übertragenen Videosignalen mit der selben Charakteristik wie die senderseitig in die Fernsprechleitung eingefügten Signale abgibt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die senderseitig die Bits der Videosignale in Paketen oder Rahmen organisierende Einrichtung an die Fernsprechleitungen nur aktive Video-Leitungen anschließen.

909818/0731