DE3783876T2 - Tdma-uebertragungssystem mit gemeinsamen zeitschlitzen fuer systemwartung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Übertragungssystem mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDHA) für bedarfsweise Kanalzuteilung und insbesondere eine Wartungssteuerung zum Umschalten zwischen verdoppelten Kanälen und zur Fehleranzeige bei Kanalausfall.
• In einem TDMA-Übertragungssystem mit mehreren Endgerät-Stationen stellt jede einzelne Station die Verbindung zu einer anderen über eine Zentralstation her, und somit wird die Zentralstation von allen Endgerät-Stationen gemeinsam benutzt. Dadurch wurde ein gerätetechnischer Ausfall in der Zentralstation den gesamten Verkehr des ganzen Systems ernsthaft beeinträchtigen. Um eine Systemunterbrechung zu verhindern, werden die Einrichtungen der Zentralstation verdoppelt, damit bei einer Störung im aktiven Kanal der Übertragungsweg auf einen Reservekanal umgeschaltet werden kann. Dies erfordert die ständige Überwachung der Arbeitsbedingungen der verdoppelten Kanäle.
• Bisher wird bei einem TDMA-System mit vorheriger Zuteilung das ganze System dadurch überwacht, daß eine Fehlerprüfung der Informationsbits jedes Zeitschlitzes durchgeführt wird. Wenn die Fehlerrate eines Zeitschlitzes jeweils einen vorbestimmten Wert überschreitet, gilt der Kanal als fehlerhaft, und das System schaltet auf den Reservekanal um. Die Zeitschlitzüberwachungsmethode des TDMA-Systems mit vorheriger Zuteilung würde jedoch ein teures und kompliziertes Überwachungssystem erfordern, wenn sie bei einem TDHA-System mit bedarfsweiser Kanalzuteilung eingesetzt wird, da die Zeitschlitze zwecks Fehlersuche einzeln überwacht werden müßten.
• EP-A-0 119 841 offenbart ein TDMA-Übertragungssystem für redundantes Umschalten mit einem zunächst als Reserve fungierenden TDMA-Endgerät, einem Sender und einem Empfänger sowie einer Fehlererkennungsschaltung und einer Schaltvorrichtung zum Wählen eines der Endgeräte als Antwort auf das Ausgangssignal der Fehlererkennungsschaltung. US-A-4 199 622 offenbart ein TDMA-System mit einer Zentralstation, die Sendeaufrufsignale an die Gegenstationen übermittelt.
• Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Übertragungssystem mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex für bedarfsweise Kanalzuteilung bereitzustellen, das Kanalumschalt- und Fehlersuchfunktionen nach ökonomischen Gesichtspunkten realisiert. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
• Insbesondere wird für die Übermittlung eines Sendeaufrufsignals an die einzelnen Endgerät-Stationen und die in einem gleichen Zeitschlitz mögliche Übermittlung der Antwort der Endgerät-Station auf das Sendeaufrufsignal ein gemeinsamer Zeitschlitz verwendet.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Übertragungssystems mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex für bedarfsweise Kanal zuteilung einschließlich der erfindungsgemäßen Kanalumschalt- und Fehlersuchfunktionen;
• Fig. 2 eine Darstellung des Datenformats für Übertragungen von der Zentralstation und eine Darstellung einer Folge von Bursts, die bei Bedarf von den Endgerät-Stationen kommen; und
• Fig. 3 ein Blockschaltbild mit einer Detaildarstellung der Bestätigungserfassungs und Fehlererkennungsschaltung aus Fig. 1.
• Das in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße (mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex arbeitende) TDMA-Übertragungssystem für bedarfsweise Kanalzuteilung weist mehrere Endgerätstationen 1-1, 1-2 ... 1-N und eine Zentralstation 2 auf. Die Endgerät-Stationen stellen die Verbindung zur Zentralstation in einem Zeitschlitz eines gemeinsamen Funkkanals her, der "je nach Bedarf" von der Zentralstation festgelegt wird, und die Zentralstation stellt die Verbindung zu einer Zielstation her, indem sie zeitgeteilte Signale auf einem Sendekanal multiplext. Gemäß Fig. 2 weist das Zeitmultiplexsignal eine Serie von TDM-Rahmen auf, die jeweils in Zeitschlitze gleicher Länge unterteilt sind. Der erste Zeitschlitz jedes TDN-Rahmens ist mit einem Rahmensynchronisierungssignal, das den Anf ang des Rahmens anzeigt, belegt. Der zweite Zeitschlitz ist der spezielle Zeitschlitz für die Wartung des Systems. Dieser Zeitschlitz ist mit einem Sendeaufrufsignal belegt, das die Adresse der jeweiligen Endgerät-Station enthält, um sie zur Rücksendung einer Bestätigung auf zufordern, damit die Zentralstation die Systemfunktion so diagnostizieren kann, wie im weiteren beschrieben wird. Der dritte Zeitschlitz enthält Adreßdaten zum Aufbau einer Verbindung von der Zentralstation zu einer Ausgangsstation und eine Zeitschlitznummer, um ihr mitzuteilen, daß sie ihre Informationen in dem durch die Zeitschlitznummer festgelegten Zeitschlitz übermitteln soll, oder sie enthält Adreßdaten zum Aufbau einer Verbindung von der Zentralstation zu einer Zielstation und eine Zeitschlitznummer, um ihr mitzuteilen, daß sie für sie bestimmte Informationen aus dem durch die letztgenannte Zeitschlitznummer festgelegten Zeitschlitz aufnehmen soll. Der Rest ist das Datenfeld, das in K Zeitschlitze unterteilt ist, um Informationen von der Zentralstation an maximal K Endgerät-Stationen zu übertragen, wobei K kleiner als N ist. Jede Endgerät-Station ist mit einer Schaltung ausgerüstet, die den zweiten Zeitschlitz jedes TDM-Rahmens prüft, um festzustellen, ob das Sendeaufrufsignal an die eigene Endgerät-Station adressiert ist, und wenn ja, geht sie dazu über, in dem zweiten Zeitschlitz der DTMA-Bursts eine Bestätigung zu senden, die für die Zentralstation bestimmt ist. Diese Bestätigung enthält die Bezeichnung der aufgerufenen Endgerät-Station. Der dritte Zeitschlitz der DTMA-Bursts dient zum Senden eines Verbindungsanforderungssignals von den einzelnen Endgerät-Stationen, um ihre Adresse und/oder die Adresse einer Zielstation anzuzeigen. Der Rest der Burstfolge überträgt Informationsbits in K Zeitschlitzen.
• In Fig. 1 wird die von den einzelnen Endgerät-Stationen an die Zentralstation gehende Übertragung von der Antenne 3 empfangen, über einen Duplexer 4 einem Verteiler 5 zugeführt, wo sie in identische Signale aufgeteilt wird, die jeweils auf verdoppelte, identische Empfangskanäle RA und RB gelegt werden.
• Jeder Empfangskanal weist folgendes auf: einen Empfänger 6, einen Demodulator 7 und einen Demultiplexer 8, die alle in Kaskadenschaltung an einen entsprechenden Ausgang des Verteilers 5 angeschlossen sind. Der Demultiplexer 8 trennt das Bestätigungs- und Verbindungsanforderungssignal und die Informationssignale vom demodulierten TDM-Ausgangssignal des Demodulators 7 ab und führt das Bestätigungssignal einer Bestätigungserfassungs und Fehlererkennungsschaltung 9 und die Informationssignale einem entsprechenden Eingang eines Kopplers 10 zu, dessen Ausgang mit dem Eingang des Zeitmultiplexers 11 verbunden ist, wo die Informationssignale demultiplext und an die Ausgabeports 1 bis N übergeben werden, die jeweils zu den Endgerät-Stationen 1-1 bis 1-N gehören.
• Informationssignale, die für die Endgerat-Stationen bestimmt sind, kommen von den Eingabeports 1 bis N eines Zeitmultiplexers 12, wo sie zu einem TDN-Signal multiplext und über einen Verteiler 13 identischen Übertragungskanälen TA und TB zugeführt werden, die verdoppelt sind, damit sie den Empfangskanälen RA bzw. RB zugeordnet werden können. Jeder Übertragungskanal weist folgendes auf: einen Nultiplexer 16, einen Nodulator 17 und einen Sender 18, die alle mit einem entsprechenden Eingang eines Kopplers 19 in Kaskade geschaltet sind, dessen Ausgang mit dem Duplexer 4 verbunden ist.
• Eine Sendeaufrufschaltung 14 dient dazu, in Rahmenintervallen ein Sendeaufrufsignal zu erzeugen und es den Multiplexern 16a und 16b zuzuführen. Das Sendeaufrufsignal enthält die Adresse einer Endgerät-Station, wobei die Adresse in Rahmenintervallen auf die nächste Endgerät-Station umgeschaltet wird. Das Sendeaufrufsignal wird auch einer Fehleranzeige 20 zugeführt, damit diese eine fehlerhafte Endgerät-Station anzeigen kann.
• Die von den Demultiplexern 8a und 8b abgetrennten Verbindungsanfoderungssignale werden einer Zeitschlitzzuordnungssteuerungsschaltung 15 zugeführt. Als Antwort auf die Verbindungsanfoderung von einer Endgerät-Station wählt die Zeitschlitzzuordnungssteuerungsschaltung 15 einen leeren Zeitschlitz im Datenfeld des DTM-Rahmens und übergibt ein Zeitschlitznummernsignal an die Multiplexer 16a und 16b, mit dem 5sie den gewählten Zeitschlitz anzeigt. Jeder der beiden Nultiplexer 16 multiplext die eintreffenden Eingangssignale, um einen TDM-Rahmen zu bilden, wie in Fig. 2 dargestellt. Nach Modulation durch den Modulator 17 wird der TDN-Rahmen auf den entsprechenden Eingang des Kopplers 19 gelegt.
• Es gilt derjenige der Empfangskanäle RA und RB als aktiv, dessen Ausgangssignal zur Demultiplexierung verwendet wird, der andere gilt als heiße Reserve, wobei sein Ausgangssignal einfach unberücksichtigt bleibt. Ebenso gelten die Sendekanäle TA oder TB als aktiv, wobei das Ausgangssignal zur Sendung verwendet wird, bzw. als heiße Reserve, wobei das Ausgangssignal einfach unberücksichtigt bleibt. Die Empfangskanäle RA und RB sind im Zusammenhang mit den Sendekanälen TA bzw. TB aktiv. Wird eine Fehlerbedingung im aktiven Sende- oder Empfangskanal erkannt, werden die Koppler 10 und 19 gleichzeitig so gesteuert, daß sie den Reserve-Sende- und -Empfangskanal in Betrieb setzen. Insbesondere werden die Koppler 10 und 19 vom Ausgangssignal der ACK-Erfassungs- und Fehlererkennungsschaltung 9 gesteuert. Wenn der Sendekanal A aktiv ist, wird das Ausgangssignal dieses Kanals auf Duplexer 4 und das Ausgangssignal des Empfangskanals RA auf Demultiplexer 11 gelegt.
• Die ACK-Erfassungs- und Fehlererkennungsschaltung 9 in Fig. 3 weist zwei identische Bestätigungserfassungselemente 30 und 31 auf, die mit den Ausgängen der Demultiplexer 8a bzw. 8b verbunden sind. Jedes der beiden ACK-Erfassungselemente erzeugt ein ACK-Signal, das das Vorhandensein eines Bestätigungssignals anzeigt, bzw. ein NAK-Signal, das das Nichtvorhandensein eines Bestätigungssignals anzeigt. Das ACK-Ausgangssignal des Erfassungselements 30 wird auf einen ersten Eingang der UND-Glieder 32 und 34 und das NAK-Ausgangssignal des Erfassungselements 30 auf einen ersten Eingang der UND- Glieder 32 und 35 gelegt. Das ACK-Ausgangssignal des Erfassungselements 31 ist mit einem zweiten Eingang der UND-Glieder 33 und 35 und das NAK-Ausgangssignal des Erfassungselements 31 mit einem zweiten Eingang der UND-Glieder 32 und 34 verbunden, wie dargestellt. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 32 ist mit dem Kippeingang eines Flipflops 36 verbunden, dessen Ausgangs-Signal auf einen invertierten Eingang eines UND-Gliedes 37 und einen ersten Eingang eines UND-Gliedes 38 gelegt wird. Die UND-Glieder 37 und 38 empfangen ihr zweites Eingangssignal vom Ausgang der UND-Glieder 32 bzw. 33. Die Ausgänge der UND-Glieder 34, 35, 37 und 38 sind mit der Fehleranzeige 20 verbunden. Ein Flipflop 39 ist mit einem Setz- und einem Rücksetzeingang ausgestattet, die an den Ausgang der UND-Glieder 34 bzw. 35 gekoppelt sind, um ein Schaltsignal für die Koppler 10 und 19 bereitzustellen.
• Es wird zunächst angenommen, daß der Sendekanal TA und der Empfangskanal RB aktiv sind. Unter dieser Bedingung übergibt Flipflop 39 ein Logik-Ausgangssignal "1" an die Koppler 10 und 19. Ein Sendeaufrufsignal wird über den aktiven Sendekanal TA an eine bestimmte Endgerät-Station gesendet. Sind der aktive Übertragungskanal TA und das für den Aufruf angewählte Endgerät normal, empfängt diese das Aufrufsignal und sendet ein Bestätigungssignal zurück an die Zentralstation. Sind der aktive und der in heißer Reserve befindliche Empfangskanal beide normal, so wird das übertragene Bestätigungssignal von den ACK-Erfassungselementen 30 und 31 erfaßt, die ihrerseits ACK-Ausgangssignale erzeugen, die gleichzeitig dem UND-Glied 33 zugeführt werden. Während das UND-Glied 33 ein Logik-Ausgangssignal "1" erzeugt, werden keine Logik-Ausgangssignale "1" an die Fehleranzeige 20 übermittelt, woraufhin angezeigt wird, daß an keiner Stelle im System eine Fehlerbedingung besteht. Ahnliche Ereignisse treten auf, wenn der Sendekanal TB und der Empfangskanal RB aktiv sind und beide aktive Kanäle normal sind.
• Wenn das ACK-Erfassungselement 30 ein NAK-Ausgangssignal erzeugt, während das ACK-Erfassungselement 31 ein ACK- Ausgangssignal erzeugt, wird das UND-Glied 35 aktiviert und erzeugt in der Leitung 41 ein Logik-Ausgangssignal "1", um anzuzeigen, daß eine Fehlerbedingung im Empfangskanal RA aufgetreten ist. Das Logik-Ausgangssignal "1" des UND-Gliedes 35 setzt das Flipflop 39 zurück, wobei dessen Ausgang auf logisch "0" geschaltet wird. Dadurch werden die Koppler 10 und 19 dazu gebracht, ihre Zustände zu ändern, und der Sende- sowie der Empfangskanal TB und RB werden in den aktiven Zustand versetzt. Wenn umgekehrt die ACK-Erfassungselemente 30 und 31 ein ACK- bzw. ein NAK-Ausgangssignal erzeugen, wird das UND-Glied 34 aktiviert und erzeugt in der zur Fehleranzeige 20 führenden Leitung 42 ein Logik-Ausgangssignal "1", um anzuzeigen, daß der Reserve-Empfangskanal RB fehlerhaft ist. Das Logik- Ausgangssignal "1" vom UND-Glied 34 wird auf den Setzeingang des Flipflops 39 gelegt. Da das Flipflop 39 ein Logik-Ausgangssignal "1" erzeugt, tritt keine Kanalumschaltung auf.
• Wenn beide ACK-Erfassungselemente als Antwort auf die Übertragung des Sendeaufrufsignals an eine bestimmte Endgerät- Station ein NAK-Ausgangssignal erzeugen, wird das UND-Glied 32 aktiviert, woraufhin das Flipflop 36 ein Logik-Ausgangssignal "1" erzeugt, um das UND-Glied 37 zu sperren und das UND-Glied 38 freizugeben. In einem folgenden Sendeaufruf zyklus wird die nächste Endgerät-Station aufgerufen. Wird in dem folgenden Sendeaufrufzyklus kein Bestätigungssignal von beiden ACK-Erfassungselementen erkannt, erzeugt das UND-Glied 32 wieder ein Logik-Ausgangssignal "1" und schaltet das Flipflop 36 auf logisch ''0", woraufhin das UND-Glied 37 freigegeben wird, um das Logik-Ausgangssignai ''l" des UND-Gliedes 32 an eine Ausgangsleitung 43 weiterzuleiten. Da die Erzeugung von aufeinanderfolgenden Logik-Ausgangssignalen "1" durch das UND- Glied 32 als Fehlerbedingung in beiden Kanälen der Zentralstation interpretiert werden kann, zeigt der Logik-Zustand "1" in der Ausgangsleitung 43 an, daß beide Kanäle der Zentralstation gleichzeitig fehlerhaft sind.
• Wenn umgekehrt beide ACK-Erfassungselemente während des folgenden Sendeaufrufzyklu5 ein ACK-Ausgangssignal erzeugen, wird das UND-Glied 33 aktiviert und erzeugt ein Logik-Ausgangssignal "1". Da das UND-Glied 38 durch das im vorherigen Sefldeaufrufzyklus erzeugte Logik-Ausgangssignal "1" des Flipflops 36 freigegeben worden ist, wird das Logik-Ausgangs-Signal "1" des UND-Gliedes 33 in der Leitung 44 zur Fehleranzeige 20 weitergeleitet. Da die Erzeugung von aufeinanderfolgenden Logik-Ausgangssignalen "1" durch die UND-Glieder 32 und 33 in dieser Reihenfolge als Fehlerbedingung in einer im ersten der aufeinanderfolgenden Sendeaufrufzyklen aufgerufenen Endgerät-Station interpretiert werden kann, zeigt der Logik- Zustand "1" in der Ausgangsleitung 44 an, daß in einer aufgerufenen Station eine Fehlerbedingung besteht. Die Fehleranzeige 20 empfängt das Sendeaufrufsignal, das an die fehlerhafte Endgerät-Station gesendet worden ist, um die im vorherigen Sendeaufrufzyklus aufgerufene, fehlerhafte Station kenntlich zu machen.

Claims (4)

1. Übertragungssystem mit Vielfachzugriff im Zeitmultip1ex (TDMA) für bedarfsweise Kanalzuteilung, mit einer Zentralstation und mehreren Gegenstationen (1-1 bis 1-N), wobei die Zentralstation folgende Elemente aufweist:

a) eine erste und eine zweite identische Sendeeinheit, (TA, TB) zur Übertragung eines Center-to-remote- Zeitmultiplex-(TDM-)Signals von der Zentralstation an die einzelnen Gegenstationen und eine erste und eine zweite identische Empfangseinheit (RA, RB) zum Empfang eines Remote-to-center-TDN-Signals von jeder Gegenstation auf der Grundlage einer bedarfsweisen Kanalzuteilung,

b) eine Fehlererkennungsschaltung (9) zur Lokalisierung eines Fehlers und

c) Koppelvorrichtungen (10, 19) zum selektiven Verkoppeln einer der Sendeeinheiten mit einer Antenne (3) und zum selektiven Verkoppeln der ersten oder zweiten Empfangseinheit mit einem TDN-Demultiplexer (11) als Antwort auf ein Schaltsignal von der Fehlererkennungsschaltung (9), dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Zentralstation eine Sendeaufrufschaltung (14) enthält, die mit der ersten und zweiten Sendeeinheit (TA, TB) zum seguentieil Aufrufen der Gegenstationen verbunden ist, indem sie über eine der Sendeeinheiten Wartungsaufrufsignale sendet,

e) jede der Gegenstationen auf das Aufrufsignal antwortet, indem sie ein Wartungsbestätigungssignal sendet, und

f) die Fehlererkennungsschaltung (9) folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten Bestätigungsdetektor (30, 31), der mit der ersten bzw. zweiten Empfangseinheit (RA, RB) verbunden ist, um zu erkennen, ob ein Bestätigungssignal, das über jede der beiden Empfangseinheiten empfangen worden ist, vorhanden ist, eine Fehleranzeige (20) und eine Logikschaltung (34, 35, 39), die mit dem ersten und zweiten Bestätigungsdetektor (30, 31) verbunden ist, um die Ausgangssignale der Bestätigüngsdetektoren (30, 31) zu analysieren und die Koppelvorrichtungen (10, 19) zu steuern, wenn die Analyse ergibt, daß die Zentralstation fehlerhaft ist, und ein Fehleranzeigesignal zur Fehleranzeige (20) zu übermitteln, wenn die Analyse ergibt, daß eine der Gegenstationen fehlerhaft ist.

2. TDMA-Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (34, 35, 39) ein Schaltsignal an die Koppelvorrichtungen (10, 19) übergibt, wenn der erste Bestätigungsdetektor (30) ein Bestätigungssignal von einer bestimmten aufgerufenen Station erkennt und der zweite Bestätigungsdetektor (31) ein Bestätigungssignal von einer bestimmten aufgerufenen Station nicht erkennt.

3. TDMA-Übertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennungsschaltung (9) ferner folgendes aufweist: eine zweite Logikschaltung (32-38), die mit dem ersten und zweiten Bestätigungsdetektor (30, 31) verbunden ist und ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß ein Fehler in einer bestimmten aufgerufenen Station gefunden worden ist, wenn sowohl der erste als auch der zweite Bestätigungsdetektor ein Bestätigungssignal von einer vorher aufgerufenen Station erhält und sowohl der erste wie auch der zweite Bestätigungsdetektor danach ein Bestätigungssignal von der bestimmten aufgeruf enen Station nicht erhält.

4. TDMA-Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Logikschaltung (32-38) ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß ein Fehler in der Zentralstation gefunden worden ist, wenn keine Ausgangssignale vom ersten und zweiten Bestätigungsdetektor (30, 31) als Antwort auf nachfolgende Übertragungen von Sendeaufrufsignalen an verschiedene Gegenstationen kommen.