DE1251799B - Verfahren und Anordnung zur gesicherten blockweisen Übertragung binär codierter Daten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/WIW^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H041

Deutsche Kl.: 21 al - 7/06

T 33348 VIII a/21 al

4. März 1967

12. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gesicherten blockweisen Übertragung binar codierter Daten von einem Sender zu einem Empfänger mit Fehlerkorrektur durch Wiederholung einer der jeweiligen Signallaufzeit Sender—Empfänger—Sender (Schleifenlaufzeit) proportionalen oder annähernd proportionalen Datenmenge, mit Entscheidungsrückmeldung vom Empfänger zum Sender durch Richtigquittungen und Falschquittungen, nach Patent 1 207 425, sowie eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.

Das in dem Hauptpatent angegebene Datenübertragungsverfahren zeichnet sich durch kurze Verlustzeiten im Wiederholungsfall aus und gestattet somit eine gute Ausnutzung der Übertragungskanäle. Dies erreicht das Verfahren des Hauptpatentes dadurch, daß der Sender nach Empfang einer Falschquittung vom Empfänger (dem entspricht das Ausbleiben einer Richtigquittung) den fehlerhaft übertragenen Datenblock und alle danach bis zum Eintreffen dieser Falschquittung ausgesendeten Datenblöcke wiederholt. Die Anzahl dieser Datenblöcke ist abhängig von der Laufzeit der Leitungsschleife Sender—Empfänger—Sender, also des Hin-und Rückkanals. Diese Laufzeit, zuzüglich der Zeit, die der Empfänger zum Ableiten einer Quittung benötigt, wird im folgenden Schleifenlaufzeit genannt werden. Um Kenntnis über die Anzahl der jeweils zu wiederholenden Datenblöcke zu haben, mißt der Sender die Schleifenlaufzeit, indem er die Zeit zwischen der Aussendung eines ersten Datenblockes bei Sendebeginn und dem Empfang einer ersten Richtigquittung erfaßt. Durch fortlaufende Differenzrechnung zwischen der Zahl der jeweils ausgesendeten und der Zahl der richtig quittierten Datenblöcke werden Laufzeitschwankungen bei der Messung mit berücksichtigt, so daß zu jedem Augenblick der Datenübertragung die jeweilige Schleifenlaufzeit bekannt ist.

Die Sicherheit des Datenübertragungsverfahrens nach dem Hauptpatent hängt also unter anderem von der Sicherheit der Laufzeitmessung ab, und die letztere wiederum von der Sicherheit, mit der vom Empfänger auf den Rückkanal gegebene Richtigquittungen als solche vom Sender erkannt werden. In Kenntnis dieser Tatsache sind im Hauptpatent Maßnahmen angegeben, die ein Höchstmaß an Sicherheit für die ständige Erfassung der Laufzeitschwankungen bringen. Die Sicherheit der Laufzeitgrundmessung zu Beginn einer Datenübertragung oder einer Wiederholsendung ist gleich der Sicherheit, mit der die erste nach Beginn einer Sendung ergehende Richtigquittung vom Sender als solche erkannt wird. Diese Sicherheit kann durch entsprechende redundante Verfahren und Anordnung zur gesicherten
blockweisen Übertragung binär codierter Daten

Zusatz zum Patent: 1207 425

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr. Horst Ohnsorge, Erstetten;

Dipl.-Ing. Hans Joachim Rönsberg.

Neu-Ulm/Donau

Auslegung der Richtigquittung beliebig erhöht werden. Die Erfindung gibt nunmehr ein Verfahren an, das es ermöglicht, alle Richtigquittungen einschließlich der ersten mit gleicher Sicherheit zu übertragen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger die empfangenen Datenblöcke modulo i zählt, wobei i wenigstens ebenso groß ist, wie die Quittungsanzahl einer Quittungsfolge, für die die Wahrscheinlichkeit, daß alle von ihr umfaßten Quittungen so gestört werden, daß der Sender sie als solche nicht mehr erkennt, höchstens gleich der Systemrestfehler-Wahrscheinlichkeit ist, daß der Empfänger als Richtigquittungen oder als Teil der jeweiligen Richtigquittung den jeweiligen Zählwert sendet, daß der Sender die ausgesendeten Datenblöcke, von 0 ausgehend, fortlaufend zählt, daß der Sender nach Empfang jeder Richtigquittung die Differenz zwischen der Zahl der jeweils ausgesendeten Datenblöcke und dem Zählwert der Richtigquittung als jeweilige Schleifenlaufzeit feststellt, und daß der Sender nach dem Empfang einer Richtigquittung des Zählwertes i und dem anschließenden Feststellen der Differenz das die Anzahl der ausgesendeten Datenblöcke wiedergebende Zählergebnis um den Wert ζ vermindert.

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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels in Form einer Anordnung zur Durchführung der Erfindung und der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Empfängers und

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Senders eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Datenübertragungssystems.

Der Empfänger 1 (Fig. 1) ist mit dem Sender2 (F i g. 2) über einen Hinkanal Ol und einen Rückkanal 02 verbunden. Über den Hinkanal 01 gelangen die vom Sender 2 ausgesendeten Datenblöcke an den Empfänger 1. Für jeden Datenblock innerhalb einer ungestörten Sendung gibt der Empfänger 2 eine Richtigquittung und nach Feststellen eines ersten gestörten Datenblockes für diesen und jeden weiteren Block je eine Falschquittung aus, solange, bis er vom Sender ein eine Datenwiederholung ankündigendes Zeichen erhält. Die vom Empfänger 2 ausgegebenen Richtigquittungen und Falschquittungen über den Rückkanal 02 an den Sender.

Datenspeicher 22, in welchem sie für Wiederholzwecke bereitgehalten werden. Dieser Datenspeicher 22 wird von einer Sendersteuerung 23 derart gesteuert, daß er im Wiederholfall nur soviel der jeweils zuletzt ausgesendeten Datenblöcke über das Modem 21 an den Hinkanal 01 abgibt, wie während der jeweiligen Schleifenlaufzeit des Datenübertragungssystems mit normaler Aussendefrequenz Daten ausgesendet werden können. Bei einem derartigen Vorgehen ist der erste wiederholte Datenblock, wie im Hauptpatent dargestellt, der Datenblock, der vom Empfänger 1 als erster als gestört erkannt worden war. Die Sendesteuerung 23 erhält den Wert der jeweiligen Schleifenlaufzeit durch Abfrage des Inhaltes eines Zählers 24.

Der der jeweiligen Schleifenlaufzeit entsprechende Inhalt des Zählers 24 wird wie folgt erreicht: Der Sender zählt in einem ersten Zähler 261 die seit Beginn der Sendung bzw. seit Beginn einer Wiedergelangen 20 holungssendung ausgesendeten Datenblöcke. Dazu erhält er von der Sendersteuerung 23 über deren

Der Empfänger 1 enthält ein Modem 10 zur Ausgangsleitung 231 nach der Aussendung jeweils Demodulation der vom Hinkanal 01 aufgenommenen eines Datenblockes einen Impuls. Die vom RückDaten. Die das Modem 10 verlassende Daten ge- kanal 02 kommenden Quittungen des Empfängers 1 langen einerseits in eine Datensenke 12 und anderer- 25 gelangen in einen Quittungsempfänger 25, der die seits an einen Taktgenerator 13 sowie an eine Fehler- Quittungen demoduliert und an einen Serienparallelerkennungsschaltung 16. Der Taktgenerator 13 gibt umsetzer 262 weitergibt. Zu Steuerzwecken gelangen nach jedem vollständig aufgenommenen Datenblock die Quittungen vom Quittungsempfänger 25 gleichan einen Zähler 151 sowie an eine Verzögerungsschal- zeitig an die Sendersteuerung 23. Nach dem vollstäntung 14 einen Impuls ab. Die letztere verzögert den 30 digen Empfang jeweils einer Quittung veranlaßt die Impuls so lange, bis der Zähler mit Sicherheit weiter- Sendersteuerung 23 über ihre Ausgangsleitung 232 geschaltet hat und öffnet dann eine Übergabeschaltung 152, die den jeweiligen Inhalt des Zählers 151
parallel in ein Schieberegister 153 einspeichert. Daraufhin gibt der Taktgenerator 13 an das Schieberegister 153 einen Schiebetakt aus, der dem Rückkanal-Sendetakt entspricht, und der die Abgabe des
Schieberegisterinhaltes über eine Torschaltung 17 an

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einen Quittungssender 18 bewirkt. Dieser gibt den Schieberegisterinhalt in modulierter Form an Rückkanal 02 ab.

Durch das Hochzählen des Zählers 151 mit je einem Zählimpuls für jeden empfangenen Datenblock gibt der Zähler zu jedem Zeitpunkt Auskunft darb i il Dblk i d lfd Sd eine Übergabeschaltung 263 zur Parallelübergabe der jeweils empfangenen Quittung aus dem Serienparallelwandler 262 in einen zweiten Zähler 264. Die Parallelausgänge dieses Zählers wie auch die des ersten Zählers 261 liegen an den Eingängen einer Vergleichsschaltung 265, die bei Gleichheit beider Zählerinhalte einen Impuls an ein Flip-Flop 266 abgibt. Unmittelbar nach der Übertragung der jeweiligen den 40 Richtigquittung aus dem Serienparallelwandler 262 in den Zähler 264 gibt die Sendersteuerung 23 über eine UND-Schaltung 267 sowohl an den Zähler 264 als auch an den zu diesem Zeitpunkt auf dem Wert 0 stehenden Zähler 24 Impulse hoher Impulsfolge-

über, wie viele Datenblöcke in der laufenden Sendung 45 frequenz. Der Zähler 264 zählt, ausgehend von dem

bereits empfangen wurden. Der Zähler ist dabei so eingerichtet, daß er zyklisch die Werte 0, 1, 2, . .., i—l,i durchläuft, also die empfangenen Datenblöcke modulo i zählt. Solange die Fehlererkennungsschaltung 16 keinen Übertragungsfehler feststellt, wird nach Empfang eines Datenblockes der jeweilige Zählwert als Richtigquittung zum Sender übertragen. Stellt sie hingegen einen Übertragungsfehler fest, so gibt sie auf ihre Ausgangsleitung 161, die normalerweise eine Spannung logisch EINS aufweist, eine Spannung logisch NULL, so daß der Quittungssender keine Quittungen mehr vom Schieberegister 153 erhalten kann. Der Sender 2 leitet aus dem Ausbleiben von wenigstens k Richtigquittungen eine Falschquittung ab und daraufhin eine Datenwiederholung ein, die er durch ein Wiederholungsankündigungszeichen einleitet. Erkennt die Fehlererkennungsschaltung 16 dieses Zeichen, so löscht sie über ihre Ausgangsleitung 162 den Zähler 151 und schaltet das Tor 17 wieder auf Durchgang.

Der Sender 2 erhält die Daten aus einer Datenquelle 20. Von deren Ausgang gelangen sie einerseits über ein Modem 21 an den Hinkanal 01 und in einen Wert der jeweils empfangenen Quittung, diese Impulse, bis sein Zählerstand dem Inhalt des Zählers 261 gleicht. In diesem Moment gibt die Vergleichsschaltung 265 an das Flip-Flop 266 einen Impuls ab, der das Flip-Flop so umsetzt, daß nunmehr die mit diesem in Verbindung stehende UND-Schaltung 267 keine weiteren Impulse der Sendersteuerung an die Zähler 24 und 264 weitergibt. Auf diese Weise wurde die Differenz zwischen der Anzahl der ausgesendeten Datenblöcke und dem Zählwert der jeweils empfangenen Richtigquittung festgestellt. Diese Differenz entspricht der jeweiligen Schleifenlaufzeit des Datenübertragungssystems.

Wie in Verbindung mit der F i g. 1 dargestellt wurde, zählt der Zähler 151 des Empfängers 1 die von ihm aufgenommenen Datenblöcke modulo i. Aus diesem Grunde muß der Sender nach Erhalt und Auswertung einer Richtigquittung des Zählwertes i bzw. vor der Auswertung der darauffolgenden Richtigquittung 0 den Inhalt des Zählers 261 um i vermindern. Zu diesem Zweck liegt parallel zum Serienparallelwandler 262 eine Erkennungsschaltung 27, die den Empfang einer Quittung i an die Sender-

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steuerung 23 meldet, woraufhin die letztere nach Auswertung dieser Quittung über ihre Ausgangsleitung 233 i Rückwärtszähltakte an den Zähler 261 gibt.

Ist ι gleich der Zahl der während der maximalen Schleifenlaufzeit ausgesendeten Datenblöcke, also auch gleich der maximalen Anzahl Datenblöcke, die der Wiederholspeicher aufnehmen kann, dann erübrigt sich eine Rückstellung des Zählers 261 um den Betrag von i, wenn der Zähler 261 so aufgebaut ist, daß er modulo / zählt.

Die Wahl des Wertes i ist entscheidend für die Sicherheit der Messung der Schleifenlaufzeit und damit für die Gesamtsicherheit des Datenübertragungssystems. Die maximal zulässige Wahrscheinlichkeit dafür, daß während einer Datenübertragung ein unerkannter Bitfehler im Rückkanal auftritt, soll im folgenden als Restfehlerwahrscheinlichkeit bezeichnet werden. Der Wert i muß, um diese Wahrscheinlichkeit für das System garantieren zu können, wenigstens ebenso groß sein, wie die Quittungsanzahl einer Quittungsfolge, für die die Wahrscheinlichkeit, daß alle von ihr umfaßten Quittungen auf dem Rückkanal so gestört werden, daß der Sender sie sämtlich als solche nicht mehr erkennt, höchstens gleich der Restfehlerwahrscheinlichkeit ist. Besonders übersichtlich wird die Anordnung dann, wenn i gleich der Zahl der während einer maximal möglichen Schleifenlaufzeit vom Sender ausgesendeten Datenblöcke ist.

Eine noch weitergehende Sicherung der Quittungsübertragung wird dann erreicht, wenn eine Quittung nur dann zur Laufzeitbestimmung ausgewertet wird, wenn sie gegenüber der vorhergehenden einen um eine Einheit erhöhten Wert aufweist. Die jeweils erste Quittung nach Beginn einer Datenübertragung oder einer Datenwiederholung wird hier als richtig angesehen und entsprechend ausgewertet.

Im einleitenden Teil der Beschreibung wurde ausgeführt, daß der Sender 2 das Ausbleiben von Richtigquittungen als Falschquittungen wertet. Wie bereits im Hauptpatent angegeben wurde, kann die Störcharakteristik des Rückkanals 02 derart sein, daß auch eine Vielzahl aufeinanderfolgender Richtigquittungen so gestört wird, daß der Sender diese als Falschquittungen wertet. Nach der letzten so gewer-"' teten Quittung empfängt der Sender wieder eine reguläre Richtigquittung. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung bezüglich dieses Punktes ist der, daß der Sender nach dem Erhalten von k Falschquittungen und dem danach folgenden Empfang einer weiteren Richtigquittung auf dem normalen, im vorhergehenden geschilderten Wege die Schleifenlaufzeit direkt ermitteln kann, ohne sonstige Rechenprozesse zu diesem Zwecke einleiten zu müssen. Durch diese Tatsache kann der Wert k verhältnismäßig groß gehalten werden, was zur Folge hat, daß Datenwiederholungen auf Grund verfälschter Richtigquittungen noch seltener werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur gesicherten blockweisen Übertragung binär codierter Daten von einem Sender zu einem Empfänger, mit Fehlerkorrektur durch Wiederholung einer der jeweiligen Signallaufzeit Sender—Empfänger-—Sender (Schleifenlaufzeit) proportionalen oder annähernd proportionalen Datenmenge, mit Entscheidungsrückmeldung vom Empfänger zum Sender durch Richtigquittungen und Falschquittungen, nach Patent 1 207 425, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (1) die empfangenen Datenblöcke modulo i zählt, wobei i wenigstens ebenso groß ist, wie die Quittungsanzahl einer Quittungsfolge, für die die Wahrscheinlichkeit, daß alle von ihr umfaßten Quittungen so gestört werden, daß der Sender (2) sie als solche nicht mehr erkennt, höchstens gleich der Systemrestfehlerwahrscheinlichkeit ist, daß der Empfänger als Richtigquittungen oder als Teil der jeweiligen Richtigquittung den jeweiligen Zählwert sendet, daß der Sender die ausgesendeten Datenblöcke, von 0 ausgehend, fortlaufend zählt, daß der Sender nach Empfang jeder Richtigquittung die Differenz zwischen der Zahl der jeweils ausgesendeten Datenblöcke und dem Zählwert der Richtigquittung als jeweilige Schleifenlaufzeit feststellt, und daß der Sender nach dem Empfang einer Richtigquittung des Zählwertes i und dem anschließenden Feststellen der Differenz das die Anzahl der ausgesendeten Datenblöcke wiedergebende Zählergebnis um den Wert i vermindert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert i gleich der Zahl der während einer maximal möglichen Schleifenlaufzeit vom Sender ausgesendeten Datenblöcke ist.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Sender mit Steuer- und Speichermitteln und einem Empfänger mit Mitteln zur Fehlerüberprüfung der empfangenen Datenblöcke, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Zähler (151) aufweist, der die aufeinanderfolgend empfangenen fehlerfreien Datenblöcke zählt sowie weitere Schaltmittel (14, 153, 18), die den Inhalt des Zählers nach Empfang eines fehlerfreien Datenblockes als Richtigquittung an den Sender abgeben, daß der Sender einen ersten Zähler (261) zur Zählung der ausgesendeten Datenblöcke, einen zweiten Zähler (264) zur Aufnahme der jeweils empfangenen Richtigquittung und Vergleichsmittel (265) zum parallelen Vergleichen der Inhalte des ersten und des zweiten Zählers aufweist, daß die Steuermittel (23) des Senders nach Empfang einer Richtigquittung die letztere in den zweiten Zähler einspeichern und an diesen Zähler Zählimpulse mit im Vergleich zum Sendetakt hoher Impulsfolgefrequenz abgeben, daß die Zählimpulse der Steuermittel einem dritten Zähler (24) zugeleitet werden und daß die Steuermittel bei einem Vergleichssignal der Vergleichsmittel den Zähltakt wieder abschalten und vor dem Empfang einer nächsten Richtigquittung den dritten Zähler auf 0 stellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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