METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REALIZING AND MAINTAINING A TIME DIVISION BROADBAND CONNECTION

Abstract: A time-division broadband connection between an input and an output of a time-division multiplex exchange is set up via a plurality of narrowband channels in accordance with the invention in such a way that initially, for the individual participating channels, independently of each other, connections are set up through the exchange and that then the frames are counted through at the input and these numbers are transmitted to the output and that from the frame numbers transmitted to the output, the delay differences between the individual channels are determined. In a time stage at the output, the contents of the channels with shorter delays are delayed to such an extent that they are routed onward together with the contents of the channel with the longest delay. <IMAGE>

Description: Verfahren und Schaltungsanordnung zur Herstellung und zum Betreiben einer Zeitvielfach-Breitbandverbindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und zum Betreiben einer Zeitvielfach-Breitbandverbindung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine SchaLtungsanordnun2 für eine Vermittiunqsstelle zur burchftihrung des Verfahrens. Die CCITT empfiehlt in ihrer Recommandation Q.503 unter Punkt 4.2.3 "Services offered at bit rades requiring more than 64 kbit/s", Datenströme, deren Bitfolgefrequenz grösser ist als die Bitfolgefrequenz des Datenstroms einer Fernsprechverbindung (64 kBit/s) in mehrere Datenströme aufzuteilen, deren Bitfolgefrequenz jeweils die Bitfolgefrequenz des Datenstroms einer Fernsprechverbindung nicht übersteigt. Die einzelnen Datenströme sollen dann jeweils durch zusätzliche Daten so ergänzt werden, dass die Bitfolgefrequenz aller Datenströme gleich ist wie bei einer Fernsprechverbindung. Jeder solche Datenstrom wird dann in einem eigenen Kanal, der sich ansonsten nicht von einem Fernsprechkanal unterscheidet, übertragen und auch vermittelt. Um die übertragenen und vermittelten Daten wieder in der ursprünglichen Reihenfolge zusammenfügen zu können, muss darauf geachtet werden, dass die Laufzeiten in den einzelnen Kanälen sich nicht unterscheiden. Die CCITT emp fiehlt deshalb, dass ausserhalb der Vermittlungsstellen für alle Kanäle der übertragungsweg der gleiche sein soll ("the same multiplex"). Sie weist auch auf die Gefahr der Blockierung einer Vermittiungsstelle für den Fall hin, dass auch innerhalb der Veriittlungsstelle alle Kanäle den selben Weg nehmen. Weitere Einzelheiten lässt die genannte Empfehlung noch offen. Durch die Art der Ubertragung ist zunächst nur gewährleistet, dass innerhalb eines einzelnen Kanals die Information (Bitfolge) zeitlich nicht verändert wird (Bitintegrität). Selbst bei gleichlangen Weg innerhalb einer Zeitmultiplex-Vermittlungsstetle können die einzelnen Kanäle innerhalb der Vermittlungsstelle untereinander zeitlich vertauscht werden. Eine Möglichkeit die ursprüngliche Reihenfolge der Kanäle (Kanalintegrität) wieder herzustellen wird in der deutschen Patentschrift 26 05 066 beschrieben. Bei vielen Vermittlungsstellen, beispielsweise im System 12 der ITT, sind zwischen zwei ganz bestimmten Teilnehmern nicht nur unterschiedliche, sondern auch unterschiedlich lange Wege möglich. Wird nun eine Breitbandverbindung auf mehreren unterschiedlich langen Wegen geführt, so werden die einzelnen Kanäle untereinander noch zusätzlich um ein Vielfaches einer Rahmendauer versetzt. Um dies auszugleichen (Rahmenintegrität) muss bei einer solchen Breitbandverbindung jeder Kanal um ein bestimmtes Vielfaches einer Rahmendauer verzögert werden, bis alle Kanäle gleich lang verzögert sind. Die Erfindung gibt durch die Lehre des Hauptanspruchs ein Verfahren, bei dem diese Probleme gelöst sind, sowie durch die Lehre des Anspruchs 6 eine chaltungaanordnung zur Durchführuns dieses Verfahrens. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sind den Unteransprüchen 2 bis 5 zu entnehmen. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert. Figur 1 zeigt die Lage der an einer Breitbandverbindung beteiligten Kanäle in verschiedenen Multiplexver bindungen innerhalb der Vermittlungsstelle. Figur 2 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemässen Schaltungs anordnung (Ein- und Ausgang einer Vermittlungs stelle). Figur 1 zeigt in der ersten Zeile drei aufeinanderfolgende Zeitvielfach-Rahmen n, n+1 und n+2 einer Zeitvielfach Verbindung an einem Eingang einer Zeitvielfach-Vermittlungsstelle. Jeder Rahmen enthält eine Mehrzahl von Kanälen. Die Kanäle x, y und z enthalten die Dateninformation einer Breitbandverbindung. Die Breitbandinformation ergibt sich aus der Aufeinanderfolge der in den Kanälen x, y und z übertragenen Folge von Datenwörtern xn, Y t Zn' x +1 In+1, .... Da die drei Kanäle x, y und z ausserhalb der Vermittlungsstelle wieder auf einem gemeinsamen Weg weitergeleitet werden sollen, müssen sie an einem gemeinsamen Ausgang wieder in einer gemeinsamen Zeitvielfach-Verbindung zusammengefasst werden, auch wenn sie innerhalb der Vermittlungsstelle auf getrennten Wegen geführt werden. Die zweite Zeile der Figur 1 zeigt nun drei aufeinanderfolgende Rahmen am Ausgang der Vermittlungsstelle. Hier sind bereits alle auf derselben Ausgangsleitung abgehenden Kanäle zusammengefasst, sie liegen jedoch nicht in der richtigen Zeitlage Weiter liegen die drei an der Breitbandverbindung beteiligten Kanäle x, y und z nicht mehr in der ursprünglichen Reihenfolge im Zeitrahmen, sondern in einer dagegen veranderten Reihenfolge y, x, z. Ausserdem sind die ursprünglich im selben Zeitrahmen zusammengefassten Datenwörter nun auf verschiedene Zeitrahmen verteilt. Auch die übrigen Kanäle, die an dieser Zeitmultiplex-Verbindung beteiligt sind, sind noch nicht in ihrer endgültigen Zeitlage. Eine am Ausgang befindliche Zeitstufe muss deshalb noch alle Kanäle in ihre richtige Zeitlage bringen. Dabei werden auch die an der Breitbandverbindung beteiligten Kanäle innerhalb eines Zeitrahmens in die richtige Reihenfolge gebracht. Für die Kanäle x, y, z ist das Ergebnis dieser Umsortierung in der dritten Zeile dargestellt. Die Umsortierung ist durch Pfeile zwischen der zweiten und der dritten Zeile veranschaulicht. Damit ist zwar die erforderliche Kanalintegrität erreicht, noch nicht aber die ebenfalls notwendige Rahmenintegrität. In einem Rahmen sind gleichzeitig Datenwörter, die am Eingang der Ver mittlungsstelle in unterschiedlich weit zurückliegenden Rahmen aufgetreten sind. Im Beispiel werden die Daten im Kanal x um zwei Rahmen verzögert, im Kanal y um zwölf Rahmen und im Kanal z um acht Rahmen. Der Verbindungsaufbau bis an diese Stelle erfolgt nun so, dass für die drei an der Breitbandverbindung beteiligten Kanäle x, y und z drei voneinander unabhängige Verbindungen durch die Vermittlungsstelle aufgebaut werden. Dabei kann dann auch die richtige Reihenfolge der Kanäle im Zeitmultiplex-Rahmen am Ausgang vorgegeben werden. Es gibt nun Vermittlungsstellen, bei denen die Wegesuche so erfolgt, dass der tatsächlich gefundene Weg und damit auch die Verzögerung auf diesem Weg nach aussen nicht erkennbar wird. Damit können auch ohne zusätzliche Massnahmen die Zeitdifferenzen nicht ermittelt und folglich auch nicht ausgeglichen werden. Bei einer Vermittlungsstelle im System 12 der ITT können im ungünstigsten Fall Laufzeitunterschiede von bis zu 12 Rahmendauern auftreten, die bei Breitbandverbindungen berücksichtigt werden müssen. Um die Laufzeitunterschiede ermitteln und ausqleichen zu können, werden nun beim Herstellen der Breitbandverbindung in den einzelnen beteiligten Kanälen x, y und z fortlaufende Rahmennummern übertragen. Die Zählung der Rahmennummern kann zwangsläufig nur bis zu einem bestimmten Höchstwert erfolgen und muss dann wieder von vorn beginnen. Ist dieser Höchstwert zu gering, dann kann die Auswertung nicht eindeutig erfolgen. Eindeutigkeit ergibt sich, wenn mindestens bis zu einem Wert gezählt wird, der gleich der doppelten Differenz zwischen der Laufzeit auf dem (zeitlich) längsten Weg durch die Vermittlungsstelle und der Laufzeit auf dem (zeitlich) kürzesten Weg durch die Vermittlungsstelle ist, jeweils gemessen in Vielfachen einer Rahmendauer, im vorliegenden Beispiel also gleich 24. Der binären Verarbeitung wegen werden die Rahmennummern von 0 bis 31 verwendet. Der Datenstrom, der in der dritten Zeile der Fig. 1 dargestellt ist, wird nun in die Speicherzellen einer Zeitstufe eingeschrieben . Diese Zeitstufe weist soviele Speicherzellen auf, dass sie in der Lage ist, die Daten von 16 aufeinanderfolgenden Rahmen gleichzeitig zwischenzuspeichern. Es würde eigentlich qenüaen, nur 12 aufeinanderfolgende Rahmen speichern zu können. In der genannten Vermittlungsstelle werden in den einzelnen Kanälen jeweils Datenwörter zu je 16 Bit vermittelt. Davon sind 8 Bit für die eigentlichen Daten und 3 Bit für Prüf- und Protokollzwecke vorgesehen. Die verbleibenden 5 Bit werden nun verwendet, um ständig die Rahmennummern zu übertragen. Liegt nun am Ausgang mit Sicherheit ein kompletter Rahmen mit Rahmennummern in allen beteiligten Kanälen vor, so wird zunächst der Kanal ermittelt, bei dem die grösste Laufzeit auftritt. Hierzu werden solange jeweils alle Rahmennummern um 1 erhöht und beim Erreichen der Zahl 32 wieder auf 0 zurückgesetzt,bis die niedrigste Rahmennummer bei 0 liegt und alle anderen den Wert 15 nicht überschreiten. Derjenige Kanal, der nun die Rahmennummer 0 trägt, weist die grösste Laufzeit auf. Die Rahmennummern der übrigen Kanäle geben nun den Laufzeitunterschied gegenüber dem Kanal mit der grössten Laufzeit an. Diese Rahmennummern geben damit auch an, um wieviele Rahmen die Daten der zugehörigen Kanäle verzögert werden müssen, damit alle zusammengehörigen Daten wieder im selben Rahmen erscheinen. Die Daten der einzelnen Kanäle werden anschliessend um die so ermittelte Anzahl von Rahmendauern verzögert aus der Zeitstufe wieder ausgegeben. Damit ist die ursprüngliche Reihenfolge wieder hergestellt. Dies ist in der vierten Zeile der Fig. 1 und in den zwischen der dritten und vierten Zeile gezeichneten Pfeile dargestellt. Die Daten des Kanals y mit der grössten Laufzeit werden unverzögert weitergegeben (senkrechte Pfeile), die Daten der übrigen Kanäle x und z werden unterschiedlich lange verzögert (unterschiedlich flache und damit unterschiedliche weit zurückweisende Pfeile). Im oben ausgeführten Beispiel ist die übertragung der Rahmennummern unabhängig von der übertragung der eigentlichen Daten. Es ist deshalb auch möglich, die Rahmennummern ständig zu übertragen. Damit kann einerseits die Breitbandverbindung ständig überwacht werden,andererseits kann die Verbindungsaufnahme einfacher erfolgen, weil zum Zu- und Abschalten der Rahmennummern keine zusätzlichen Protokolle zwischen Eingang und Ausgang der Vermittlungsstelle erforderlich sind. Das erfindungsgemässe Verfahren ist aber auch dann anwendbar, wenn keine freien Stellen mehr verfügbar sind. In diesem Fall können dann die Rahmennummern während des Aufbaus der Breitbandverbindung an den Stellen übertragen werden, an denen später die Daten übertragen werden. Es genügt dann, die Rahmennummern nur kurzzeitig in - im obigen Beispiel mindestens 12 aufeinanderfolgenden Rahmen zu übertragen. Die Umschaltung auf Daten kann zeitabhängig oder protokollgesteuert erfolgen. Es muss nur sichergestellt sein, dass in allen übertragenen Kanälen schon oder noch gültige Rahmennummern vorhanden sind. Weiter kann das erfindungsgemässe Verfahren auch so abgewandelt werden, dass in der zusätzlich erforderlichen Zeitstufe nicht nur die Verzögerungen um Vielfache eines ganzen Rahmens erfolgen, sondern dass hier auch diejenigen Verzögerungen um Bruchteile eines Rahmens erfolgen, die erforderlich sind, um die an der Breitbandverbindung beteiligten Kanäle in die richtige Reihenfolge zu bringen. Anhand der Figur 2 wird nun kurz der Aufbau eines Ein- und Ausgangs einer Vermittlungsstelle beschrieben, der zusammen mit einem weiteren Eingang und einem weiteren Ausgang zum erfindungsgemässen Herstellen und Betreiben von Breitbandverbindungen geeignet ist. Eine Leitungseinheit 10 stellt über Verbindungsleitungen 16 in beiden Richtungen die Verbindung zwischen der Vermittlungsstelle und den angeschlossenen Teilnehmern oder einer anderen Vermittlungsstelle her. Die Leitungseinheit 10 ist über Datenleitungen 17 mit einer Zugangseinheit 11 verbunden. Die Zugangseinheit 11 ist die erste und in der Gegenrichtung die letzte Vermittlungsstufe. Über Datenleitungen 18a und 18b steht die Zugangseinheit 11 mit zwei Zweigen der Vermittlungsstelle in Verbindung. Die Leitungseinheit 10 und die Zugangseinheit 11 werden von einer Steuereinheit 12 über einen ersten Bus 14 bzw. einen zweiten Bus 15 gesteuert. Am ersten Bus 14 und damit auch an der Leitungseinheit 10 ist eine Speichereinheit 13 angeschlossen. Die Speichereinheit 13 bildet zusammen mit der Leitungseinheit 10 eine Zeitstufe,in der 16 vollständige Rahmen gleichzeitig zwischengespeichert werden können. Die von der Zugangseinheit 11 zur Leitungseinheit 10 kommenden Daten werden von der Steuereinheit 12 gesteuert, in die Speichereinheit 13 eingeschrieben und von dort aus wieder nach der erforderlichen Verzögerung ausgelesen und über die Leitungseinheit 10 auf die abgehende Verbindungsleitung 16 gegeben. Die Zugangseinheit 11, die auch der Ver mittlung dient, weist hierzu eine Zeitstufe auf, in der bei Breitbandverbindungen die ursprüngliche Reihenfolge der einzelnen Kanäle wieder hergestellt wird (Kanalintegrität). Die Steuereinheit 12 weist auch einen Zähler auf, der periodisch von 0 bis 31 zählt (Modulo-32-Zähler). Der Inhalt dieses Zählers wird über den zweiten Bus 15 und die Zugangseinheit 11 an den dafür vorgesehenen Stellen in den über die Datenleitungen 18a und 18b ins Innere der Vermittlungsstelle abgehenden Datenfluss eingefügt. Im gezeigten Beispiel ist es möglich, über die Verbindungsleitungen 16 sowohl in ankommender, wie auch in abgehender Richtung Breitbandverbindungen zu führen. Es ist aber auch möglich,einzelne Ein- und Ausgänge nur für ankommende und andere nur für abgehende Breitbandverbindungen auszurüsten. Im Regelfall wird aber eine Vermittlungsstelle für Duplexverbindungen eingerichtet. Beim Verbindungsaufbau wird dann (quasi-) gleichzeitig auch in der Gegenrichtung in der oben beschriebenen Weise eine Breitbandverbindung hergestellt

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung und zum Betreiben einer Zeitvielfach-Breitbandverbindung zwischen einem Eingang und einem Ausgang einer Zeitvielfach-Vermittlungsstelle, wobei für eine Breitbandverbindung jeweils mehrere (Schmalband-)Kanäle innerhalb eines Zeitvielfachs-Rahmens belegt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t - dass am Eingang der Vermittlungsstelle den Zeitvielfach Rahmen durch einen Modulo-2k-Zähler fortlaufende Rahmen nummern zugeteilt werden, wobei k mindestens gleich der Differenz zwischen der Laufzeit auf dem (zeitlich) längsten Weg durch die Vermittlungsstelle und der Lauf zeit auf dem (zeitlich) kürzesten Weg durch die Ver mittlungsstelle ist, jeweils gemessen in Vielfachen einer Rahmendauer; ; - dass am Ausgang der Vermittlungsstelle die ankommenden Daten mindestens der an der Breitbandverbindung betei ligten Kanäle (x, y, z) in Speicherzellen einer Zeit stufe (10, 13) eingeschrieben werden, die in der Lage ist, den Inhalt von k aufeinanderfolgenden Rahmen gleichzeitig zwischenzuspeichern; - dass für die einzelnen an der Breitbandverbindung be teiligten Kanäle (x, y, z) unabhängig voneinander Ver bindungen durch die Vermittlungsstelle aufgebaut werden; - dass anschliessend in den beteiligten Kanälen (x, y, z) in mindestens k aufeinanderfolgenden Rahmen die Rahmen nummern an den Ausgang der Vermittiungsstelle übertra gen werden; ; - dass aus den an den Ausgang übert-ragenen und in die Zeit stufe (10, 13) eingeschriebenen fRahmennummern der Kanal (y) ermittelt wird, bei dem die grösste Laufzeit auftritt und dass für alle beteiligten Kanäle (x, y, z) ermittelt wird, um welches Vielfache einer Rahmendauer die Lauf zeit geringer ist als bei dem Kanal (y), bei dem die grösste Laufzeit auftritt; - und dass die Daten der beteiligten Kanäle (x, y, z) um soviele Rahmen später der Zeitstufe (10, 13) wieder ent nommen werden, wie dies ihrem jeweiligen zeitlichen Ab stand zum Kanal (y) mit der längsten Laufzeit entspricht. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ubertragung- der Rahmennummern zu Beginn der Verbindung an denjenigen (Bit-)Stellen der beteiligten Kanäle (x, y, z) erfolgt, an denen während der anschliessenden laufenden Verbindung die Daten übertragen werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragung der Rahmennummern ständig an solchen (Bit-)Stellen der beteiligten Kanäle (x, y, z) erfolgt, die nicht der übertragung von Daten dienen. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmennummern auch in den nicht an einer Breitbandverbindung beteiligten Kanälen übertragen werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Verzögerungen um weniger als eine Rahmendauer, die erforderlich sind, um innerhalb der Rahmen die ursprüngliche Reihenfolge der Kanäle (y, x, z EMI12.1 x, y, z) wieder zu erhalten, in einer weiteren, vorzugsweise einer ohnehin vorhandenen Zeitstufe (11) durchgeführt werden. 6. Schaltunqsanordnung für eine Vermittlunqsstelle zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Modulo-2k-Zähler vorhanden ist, dass an den für Breitbandverbindungen ausgerüsteten Eingängen der Vermittlungsstelle Einrichtungen vorhanden sind, um den Zählerstand des Zählers in den zu vermittelnden Datenstrom einzufügen, dass an den für Breitbandverbindungen ausgerüsteten Ausgängen Zeitstufen (10, 13) vorhanden sind, die k Rahmen gleichzeitig zwischenspeichern können und dass jeder Zeitstufe (10, 13) eine Steuereinheit (12) zugeordnet ist.

Inventors: SCHAEFER, J. CHRISTIAN, WOEHR, PETER, Wöhr, Peter
Applicants: ALCATEL N.V., STANDARD ELEKTRIK LORENZ AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: H04Q11
IPC codes: H04Q11