DE2332599A1

DE2332599A1 - Verfahren zur zeit-multiplex-nachrichtenuebertragung

Info

Publication number: DE2332599A1
Application number: DE2332599A
Authority: DE
Inventors: Emanuel Dr Ing Hafner; Heini Dipl Ing Mehr; Hansjuerg Dr Sc Techn Mey; Zdenek Dr Techn Nenadal; Markus Tschanz; Eberhard Dr Phil Vogel
Original assignee: Hasler AG
Current assignee: Hasler AG
Priority date: 1972-07-04
Filing date: 1973-06-27
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR2191387B1; AU5759573A; JPS4952907A; DE2332599C3; SE393912B; AT331865B; FR2191387A1; IL42652A0; IL42652A; JPS5637748B2; US4002842A; NL7309346A; CH550521A; CH560496A5; BE801894A; CA1028072A; DE2332599B2; IT991657B; ATA571473A; GB1444585A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zeit-Multiplex-F.„ohrichtenubertragung zwischen Teilnehmerstellen, die in Serie in eine geschlossene Ringleitung geschaltet sind, auf welcher Nachrichten in digitaler Form zwischen beliebigen Teiinehmerstellen ohne zentrale Vermittlung in einer Ringumlaufrichtung übertragen werden, wobei alle auf der Ringleitung ankommenden Signale in jeder Teilnehmerstelle gespeichert und in deren Ruhezustand gleichzeitig ohne Zwischenspeicherung weitergeleitet, die gespeicherten Signale decodiert und nach Decodierung der der Teilnehmerstelle zugeordneten Adresse die auf diese Adresse folgende Information aufgenommen wird.

Aus der britischen Patentschrift 1 182 363 ist ein Nachrichtenübertragungsverfahren dieser Art bekannt, bei welchem ein Zeitgeber einen Zeitrahmen festlegt, der sich aus Zeitschlitzen zusammensetzt, deren jeder einem Zeitkanal zugeordnet ist. Für den Aufbau einer Verbindung zwischen zwei Teilnehmerstellen sendet die anrufende Teilnehmerstelle in einem

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Fall 519

freien Zeitkanal die Adresse der angerufenen Teilnehmerstelle. Nach Decodierung der Adresse in der angerufenen Teilnehmerstelle schaltet sich diese auf den Zeitkanal, in dem dann Nachrichten zwischen den Teilnehmerstationen bis zur Auflösung der Verbindung übertragen werden. Dabei steht der Zeitkanal während der ganzen Dauer der Verbindung nur diesen Teilnehmern zur Verfugung, auch wenn er zeitweise dabei nicht voll ausgenutzt wird.

Bei der Zeit-Multiplex-Nachrichtenübertragung ist es an sich bekannt, Verbindungen, welche eine geringere Kanalkapazität erfordern, Teilkanäle kleinerer Kapazität zuzuteilen. Jedoch ist deren Anpassung nur in grösseren, vorgegebenen Schritten an die benötigte Kapazität und erst recht nicht an den jeweiligen, augenblicklichen Bedarf möglich. Die Anzahl der möglichen Verbindungen ist stark begrenzt. Bei Erreichung dieser Grenze kann keine weitere Verbindung hergestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Uebertragungskapazität für die Verbindungen nur dann und nur in dem für jede Verbindung augenblicklich benötigten Umfang zur Verfügung zu stellen, und die Anzahl der gleichzeitigen Verbindungen zwischen Teilnehmerstellen nicht starr zu. begrenzen, sondern bei Erreichung der Maximal-Kapazität diese au.-" alle Verbindungen gemäss deren augenblicklichen Bedarf zu verteilen_f

Diese Aufgabe'wird erf:.^v..iuiig3g3mäss dadurch gelöst» das?:- in ^eder Teilneknarstells _f sorald eint l'nf urination z:ir Aus»

Sendung bereitsteht, dieser eine Adresse zur Bildung einer Bytegruppe hinzugefügt, die Bytegruppe im Anschluss an -die in diesem Zeitpunkt ankommende Bytegruppe gesendet und danach die Teilnehmerstelle in einen anderen Zustand, "bei dem die ankommenden Bytegruppen erst nach Zwischenspeicherung weitergesendet werden, umgestellt wird, und dass der Ruhezustand hergestellt wird, wenn keine weitere Bytegruppe zur Aussendung bereit steht und in der Station eine von ihr gebildete und gesendete Bytegruppe nach einem Umlauf um den Ring empfangen oder eine für sie bestimmte Bytegruppe empfangen wird, und dass diese Bytegruppen nicht weitergegeben werden.

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Bei diesem 53203SGJSSgQDG)SSCXJQOQDi^{1 c}^^e Byte gruppen nach dem Empfang noch

laufen und diesen
weiter auf dem Ring /■■■ .belasten ^. wobei sie keinen weiteren Zweck haben, als dem Sender mitzuteilen, dass er in den Ruhestand zurückkehren kann. Deswegen versieht in einer bevorzugten Ausbildung des Verfahrens der Sender jede an einen bestimmten Empfänger gerichtete Bytegruppe mit einem Markierbit; der Empfänger stellt dieses Bit beim Empfang um, sofern er die Bytegruppe weitergibt, jede Teilnehm er stelle, die eine Bytegruppe ausgesendet hat und noch nicht in die Ruhelage zurückgekehrt ist, .gibt die nächste Bytegruppe, die die gleiche Länge hat wie die von ihr ausgesandte Bytegruppe und deren Markierbit umgestellt ist, nicht weiter und kehrt in die Ruhelage zurück.

Damit ergibt sich ein Prinzip für die Zuteilung der Bytegruppen, die im folgenden als Telegramme bezeichnet werden, da sie die Träger der zwischen den Teilnehmern übertragenen Information sind. Jede Station kann dann in den Ruhezustand zurückkehren, indem sie ein Telegramm aus dem Verkehr zieht.
Sobald dies geschehen ist, kann die Station erneut ein Telegramm

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aussenden. Dies hat zur Folge, dass sie mehrere Telegramme gleichzeitig im Umlauf haben kann. Deren maximale.Zahl ist gegeben durch die Summe der Anzahl Telegramme mit umgestelltem Märkierbit und der Anzahl der für die Station bestimmten Telegramme, die während einer Umlaufzeit an ihrem Eingang eintreffen.

Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass Telegramme während der Zeit vom Aussenden bis zum Empfang nicht angetastet werden können, danach etehen sie jedoch der Empfangsstation oder jeder nachfolgenden Station zur Uebermittlung von Information zur Verfugung. Dies erlaubt eine maximale Ausnutzung des Uebertragungskanals.

Liegt der auftretende Ringverkehr unterhalb der Üebertragungskapazität des Rings, so kann eine Station im Bedarfsfall die ganze Restkapazität für sich in Anspruch nehmen. Verkehrsarten, die während eines kurzen Zeitanteils hohe Informationsraten erfordern, können eomit die Uebertragungskapezität voll ausnützen.

Da sich jede im Ruhezustand befindliche Station die zur Uebertragung benötigte Zeitspanne selber schafft, kann sie.euch dann ein Telegramm aussenden, wenn der Ringverkehr die Uebortragungskapazität erreicht hat. Im Extremfall werden dann bei keiner Station mehr Telegramme mit umgestelltem Markierbit zum Ausschalten zur Verfugung stehen, sondern nur noch die vom Partner an sie gesendeten, Der Informationsfluss pro Verbindung passt sich so der jeweiligen Verkehrolage an, unterschreitet aber nie ein Telegramm pro Umlauf, Bei

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starker Belegung des Ringes (viele Telegramme im Umlauf, d. h. viele
Stationen aktiv eingeschaltet, also "lange¹¹ teitungen) kann die Umlaufzeit allerdings so gross werden, dass das nächste Telegramm
bereitgestellt ist, bevor ein Telegramm des Partners eintrifft
und Platz zum Ersatz bietet. Mit dem Senden muss dann jeweils
gewartet werden, was schliesslich zu einer reduzierten maximalen
'informations»te führt, d. h., die Zahl der von einer Station
pro Zeiteinheit absetzbaren Telegramme sinkt, jedoch tritt nie
der Fall ein, dass eine Verbindung wegen Ueberlastung nicht
hergestellt werden kann.

Jede Verbindung kann mit beliebiger Geschwindigkeit (bis zu einer gewissen.Höchstgeschwindigkeit) arbeiten. Eine Hauptuhr würde z.B. jede
Minute ein Telegramm zu den von ihr gesteuerten Uhren aussenden, während eine Gesprächsverbindung 8¹OOO Telegramme pro Sekunde benötigt.
Jede Verbindung nimmt sich gerade soviel von der Uebertragungskapazität des Ringes, wie sie braucht, ohne besondere Anordnungen zur Verteilung der Kapazität.

Damit kann ein einziger Ring für alle Arten von Nachrichtenübertragungen im Bereich der Anlage dienen, z.B. für Signalübertragung (Klingel-,
Rufsignale, Normaluhr-Anlage, Feuerwarnanlage und andere Sicherhoitsvorrichtunge'n), für die Uebertragung von Fernschreib- und Datensignalen und für die Ueberlragung von Telephonic.

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-Im folgenden wird anhand der Figuren das erfindungsgemSsse Verfahren zur Nachrichtenübertragung beispielsweise erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Nachrichtenanlage mit einem Uebersichts-Blockschaltbild einer Teilnehmerötelle,

Fig. 2 Eine Teilnehmerstelle in detaillierterer Darstellung, Fig. 3 Eine Ueberwachungsstation.

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In Fig. 1 ist eine Ringleitung 1 gezeigt, auf der Signale in digitaler Form entgegen dem Uhrzeigersinn zirkulieren. Ueber die Leitung fliesst ein ununterbrochener Bitstrom. Eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Bits bilden ein Byte. Auch die Bytes folgen lückenlos aufeinander. Es gibt keinen Byterahmen.

2 sind Teilnehmer Stationen, die in die Ringleitung eingeschleift sind. Eine dieser Stationen und zwar eine Telephonteilnehmerstation ist als Blockschaltung dargestellt. 3 ist eine in die Ringleitung eingeschleifte Ueberwachungsstation, die später besprochen werden wird.

Teil nehmer station

In der Teilnehmer station ist la die ankommende, Ib die abgehende Leitung. Die ankommende Leitung la ist mit einem Taktgeber 4 verbunden, der aus dem ankommenden Bitstrom Impulse mit Bittakt und Impulse mit Bytetakt erzeugt, welche zur Steuerung der anderen Einheiten dienen. Ferner ist die Eingangsleitung la mit dem Eingang eines Em ρ fang ε registers 5 verbunden. Dieser ist ein Schieberegister, in welches, durch den Taktgeber 4 gesteuert, alle auf der Leitung ankommenden Impulse eingelesen werden und wo sie im gleichen Takt weitergeschoben werden. Schliesslich ist die ankommende Leitung la mit einem elektronischen Dreiwegschalter 6 verbunden, der von einer Steuerschaltung 7 betätigt wird. Dieser Schalter verbindet die abgehende Leitung Ib in der ersten Stellung (a) mit der ankommenden Leitung la, in der zweiten Stellung (b) mit dem Ausgang eines Sendespeichers 8, in der dritten Stellung (c) mit dem Ausgang des Empfangsregistera^ Die Kapazitäten des EmpfangSr.egiaterSS und des Sendespeichers 8 sind gleich gross.

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Der Decoder 9 decodiert am Ende eines jeden Bytes den Inhalt des Empfangsregist6IS5 und gibt-bei der Feststellung gewisser Bitkombinationen Signale an die Steuerschaltung 7. Empfangsspeicher 5 und Sendespeicher 8 sind ferner mit einer Meldung s se hai tung 10 verbunden, welche als Zwischenglied zwischen dem Teilnehmerapparat 11 und den übrigen Schaltungen der Teilnehmer station dient. Diese Schaltung empfängt Meldungen vom Empfangs I*egiater5 und setzt sie in Signale um, welche vom Teilnehmer aufgenommen werden können (Klingelzeichen, Summtöne, Sprachamplituden); sie empfängt vom Teilnehmer Signale (Gabel-, Wahlscheiben- und Sprachsignale), die sie in Meldungen umsetzt und an den Sendespeicher 8 weitergibt.

Meldungsempfang und Meldungsabgabe hängen davon ab, in welchem Gesprächszustand sich der Teilnehmer befindet; der Gesprächszustand ist jeweils in der Meldungsschaltung gespeichert und kann durch Signalevon der Teilnehmer station 11 oder vom Empfangsregister 5 kommend, verändert werden. Die Funktionen der Meldungsschaltung 10 und der Steuerschaltung 7 sind zeitlich voneinander abhängig. Alle Schaltungen der Teilnehmerstelle 2, welche oberhalb des Sendespeichers 8 liegen, arbeiten mit der Bitgeschwindigkeit auf derLeitung, welche beispielsweise zwischen 1 und 10 Mbit/s liegen kann, während die Meldungsschaltung (abgesehen von der Uebertragung von Meldungen vom Empfangs r.eg'iöt er zur Meldungsschaltung) mit einer wesentlich langsameren Bitgeschwinddigkeit auskommt. Es wäre auch möglich, die abgehenden Meldungen im Augenblick vor Beginn der Aussendung vor der Meldungs schal tung direkt auf den EmpfangSregistei* zu übertragen und von dort auszulesen. In diesem Falle würde der Umschalter 6 nur zwei Stellungen haben.

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Uebertragung

■ Auf der Ringleitung flies st, wie erwähnt, ein ununterbrochener Bitstrom, wobei eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Bits ein Byte bilden. Auch die Bytes folgen lückenlos aufeinander. Das Unterscheiden der Bytes geschieht in einem solchen bit- und bytesynchron betriebenen Netz entweder durch separat übertragene Taktsignale oder durch fortgesetztes Abzählen der Grundbitanzahl, Als Referenz d.ient für das Abzählen ein von einer Ueberwachungsstation in Umlauf gesetztes Synchronisationsbyte, auch Pilottelegramm genannt, das von allen Stationen empfangen wird und den Abzählvorgang bei jedem Umlauf synchronisiert.

Die Uebertragung von Meldungen zwischen den einzelnen Stationen erfolgt mittels Telegrammen. Jedes Telegramm besteht aus einer Bytegruppe. (Die Telegrammlänge ist aber in Schritten von einem ganzen Byte veränderlich).

vorkommen Fenn Telegraümme versohiedenerlärgaa/nuss jedes eine Angabe über seine Länge enthalten. Man kann z. B. mit einem speziellen Bit das letzte Byte eines Telegrammes kennzeichnen, es ist auch möglich, durch einige Bits' im Kopfteil des Telegrammes anzugeben, wieviele Bytes es umfasst.

Die Angabe der Telegrammlänge ist ein Beispiel für Steuer information, die jedes Telegramm mit sich führen muss. Zugunsten der Uebertragungskapazität muss der Anteil dieser Information möglichst kjein gehalten werden. Daneben gibt es Signalisierungsinformation, die ebenfalls zur Steuerung der Stationen dient, aber seltener übertragen wird.

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Für diese Informationsart wird jeweils ein separates, ganzes Telegramm verwendet, das als Signalisierungstelegramm bezeichnet wird.

Ein solches enthält Signale, die für alle Stationen gleich aufgebaut sind, im Gegensatz zu den gewöhnlichen Informationstelegrammen, die-individuelle, nur der angesprochenen Station verständliche Information tragen.

Zur Unterscheidung genügt ein einziges Bit, das angibt, ob man ein Signalisierungstelegramm oder ein Informationstelegramm vor sich hat.

Die Zuordnung der Telegramme zu den Stationen erfolgt durch Adresscodierung: Jedes Telegramm trägt eine Adresse. Für die Adressierung hat man die \Vahl zwischen Empfänger- und Absenderadresse. Gewählt wurde hier die Absenderadresse.

Eine Bytegruppe, genannt Telegramm, enthält also an bestimmten Stellen folgende Teile:

1. Eine Adresse

2. Ein Bit zur Kennzeichnung als Signalisierungstelegramm oder als Informationstelegramm.

3. Information, z. B. zu übermittelndes Signal (bei einem Signalisierungstelegramm), Empfänger adr es se bei einem Anruf, Zeicheninformation bei Fern Schreibübermittlung, Amplitudeninformation bei Telephonie.

4. Eine Angabe über die Länge des Telegramms

5. Ein Markierbit, welches angibt, ob das Telegramm empfangen ,

.6.. Ein Ueberwachungsbit, über das später noch gesprochen wird.

Befindet sich eine Station im Ruhezustand, so ist der Schalter 6 im Zustand (a): Die Eingangsleitung la ist direkt mit der Ausgangsleitung Ib verbunden. Die auf der leitung vorbeilaufenden Telegramme gehen ohne Verzögerung zur nächsten Station, abgesehen von den Laufzeiten der Schaltglieder

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und der für das Abtasten zum Zwecke der Regenerierung benötigten Zeit; sie gelangen auch in den Eingangsspeicher 5 und von dort am Ende jedes Bytes in den Decoder.

Senden/Eintreten

Will'die Station ein Telegramm aussenden, so wird dieses von der Meldungs schaltung 10 zusammengestellt und im Sende speicher 8 bereitgestellt. Sobald nun der vom Taktgeber gesteuerte Decoder 9 das Ende der gerade vorbeilaufenden Bytegruppe anzeigt, schaltet die Steuerschaltung 7 den Umschalter 6 in die Stellung (b) und das Telegramm wird aus dem Sendespeicher Bit für Bit auf die Leitung gegeben. Da.aber.einerseits keine Information verlorengehen soll und andererseits der vorbeifliessende Telegramm strom nicht aufzuhalten ist, werden die während der Sendezeit, d.h. solange der Leitungsunterbruch besteht, zufliessenden Telegramme im Empfangsspeicher 5 gespeichert. Unmittelbar nach dem Aussenden des letzten Impulses des Telegrammes wird der Schalter in die Stellung (c) umge-.schaltet, so dass be'im nächsten Taktschritt bereits der erste der im Empfangsspeicher 5 gespeicherten'Impulse auf die Leitung gegeben wird. Die Station ist damit in den Ring eingetreten, ihr Empfangsspeicher bildet einen Bestandteil der Leitung.

Löschen/Austreten

Auf die beschriebene Weise kann aber nicht mehr als ein Telegramm gesendet werden. Bevor ein weiteres folgen kann, muss die Station wieder aus der Leitung austreten.

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Das Austreten einer Station aus dem Ring ist prinzipiell mit dem Löschen eines Telegramms verbunden. Von diesem muss bekannt sein, dass es gelöscht werden darf, und dass die "betreffende Station dazu befugt ist. Im allgemeinen handelt es sich "dabei um Telegramme mit umgestelltem Markierbit oder um für die Station bestimmte Telegramme, die genau so lang sind wie der Empfangsepeicher. Sobald ein solches Telegramm gerade vollständig in den Empfangsspeicher eingelaufen ist, erkennt der Decoder entweder daa umgestellte Markierbit oder die Adresse. Durch das Steuerwerk 7 ^ird nun der Umschalter 6 in die Stellung (b) gestellt. Damit ist das Telegramm aus dem Umlauf genommen und das nachfolgende schließet unmittelbar zum vorhergehenden auf. Die Station ist jetzt aus der Ringleitung ausgetreten und im Ruhezustand,- ihr Empfangsspeicher dient nur noch als Empfänger. Das zurückgehaltene Telegramm wird automatisch gelöscht, indem es hinten aus dem Empfangsspeicher geschoben wird.

Empfangen

Im Ruhezustand der Station bleibt der Empfangsspeicher weiterhin in Betrieb, indem der Inhalt der auf der Leitung vorbeifliessenden Telegramme laufend eingelesen wird. Er hält jetzt aber nur die Informationen für den Decodierer und allenfalls die Meldungsschaltung bereit. Der Decoder prüft bei jedem Telegramm, ob es an die

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eigene Station adressiert ist, Ist dies der Fall, so sendet er dem Steuerwerk ein entsprechendes Signal. Das Steuerwerk veranlasst im Zeitpunkt, an dem daa Markierbit über die Leitung la geht, die Umstellung des MarkierMts, welch.es 0 war, in 1, (siehe Beschreibung zu Fig. 2). Die Entscheidung über die Umwandlung muss erfolgen, ehe sich das ganze Telegramm im Empfangsspeicher befindet, denn während das Markierbit in den Speicher einläuft, geht es auch über die Leitung zu nächsten Station. Zur Zeit der' Entscheidung befindet sich das Telegramm im Empfangsspeicher also nicht in den bezeichneten Positionen urd der Decoder bzw. die Verbindungen zwischen Empfangsspeicher und Decoder müssen dementsprechend eingerichtet sein.

Durch die Umstellung des Markiert its ist das Telegramm als "empfangen" gekennzeichnet. Dieser passive Empfang bedingt keine Leitungsverlängerung oder Verkürzung, die Telegramme werden lediglich mit dem Markierbit bezeichnet und damit für die Verwendung durch die nachfolgenden Stationen freigegeben. Für den Ring bedeutet dieser passive Smprfang also ο ine Freigabe von Verkehr skapaz it ät. Im aktiven Zustand, wc die Telegramme aus den Empfangsspeicher an die Leitung weitergegeben werden, stellt die Station nicht das Markierbit um. sondern sie verwendet das empfangene Telegramm, um in den passiver. Zustand zurückzukehrer

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Detaillierte Beschreibung einer Teilnehmer stelle

Fig. 2 zeigt eine Telephonie-Teilnehmerstation 2 in detaillierter Darstellung. Gleiche Einheiten wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Ziffern bezeichnet, ihre Beschreibung wird nicht wiederholt, sofern von dem betreffenden Teil in Fig. 2 nicht mehr Einzelheiten dargestellt sind als in Fig. 1.

Der Schalter 6 besteht aus* drei Und-Toren 6a, 6b, 6c, von denen jeweils eines durcHlässig ist. Diese Tore, sowie auch andere Tore, von denen später gesprochen werden wird, werden durch das Steuerwerk 7 gesteuert. Die dazu nötigen Steuerverbindungen sind der Uebersichtlichkeit halber ausgelassen-und jeweils durch ein Kreuz an einem Tor eingang angedeutet.

Wenn der "Empfangsspeicher 5 gerade mit einer Bytegruppe gefüllt ist, die der Länge des Schieberegisters entspricht, welche Tatsache durch die vom Taktgeber 4 abgegebenen Byteimpulse und durch die Ausgangsimpulse des Signaldecoders 9c festgestellt wird, hat der Inhalt der Einzelteile des Empfangsspeichers 5 folgende Bedeutung: Inhalt des Teiles 5a Adresse, 5b Signalisierung, 5ς Information. Der Inhalt dieser Registerteile kann über die Torgruppen 21, 23, 24, 25 weiter geleitet werden.

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Jede Torgruppe besteht aus soviel Toren, wie der betreffende Registerteil Bits enthält. Die Tore einer Gruppe übertragen diese Bits gleichzeitig, wenn sie durch einen vom Steuerwerk kommenden Impuls durchlässig geschaltet werden. Der Inhalt des Adressenteiles kann entweder über die Torgruppe 21 zum Adressen-Empfangsregister 22 oder über die Torgruppe 23 zum Decoder 9a gelangen, während er ständig vom Decoder 9b und 9c decodiert wird. Der "Signalteil aus 5b geht zum Decoder 9d und der Informationsteil entweder über die Torgruppe 24 zum Decoder 9a oder über die Tor gruppe 25 zum Informationsspeicher 26. ' *

Der Decoder 9a gibt ein Ausgangs signal, wenn er an seinem Eingang die eigene Adresse, d.h. die Adresse der betreffenden Teilnehmer station erhält; Decoder 9b gibt ein Signal ab, wenn sich ein Pilotbyte, ein anderes, wenn sich ein Austrittstelegramm, das im letzten Abschnitt ' der Beschreibung näher erläutert werden wird, im Empfangs speicher befindet. Decoder 9c gibt ein Ausgangs signal, wenn er an seinem Eingang die Adresse erhält, die in dem Adressen-Empfangsregister 22 gespeichert ist. "

Der Sendespeicher 8 enthält die gleichen Teile wie der Empfangs speicher, nämlich den Teil 8a für die eigene Adresse, den Teil 8b für die Signalisierung und den Teil 8c für die Information. Bevor ein Telegramm ausgesendet wird, werden diese drei Teile gefüllt. Der Teil 8a erhält seinen Inhalt vom Eigenadressgenerator 30 über die Torgruppe 31, der Teil 8b vom Signalcodegenerator 32 über die Torgruppe 33 und der Informationsteil vom Adressen-Senderegister 34 über die Torgruppe 35 oder vom Analog-Digitalwandler 36 über die Torgruppe 37.

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«ν

Die Wahl Schaltung 38 empfängt einerseits Signale vom Gabel schalter und der Wähltastatur des Telephonapparates 39, eventuell auch von weiteren Druckknöpfen auf diesem Apparat, anderseits vom Steuerwerk 7. In ihr werden die verschiedenen Zustände; die die Station

bei einem Anrxif durchläuft, gespeichert; je nach dem augenblicklichen Zustand und den empfangenen Signalen wird de r Zustand geändert oder hörbare Signale zur eigenen Telephonstation ausgesandt. Es werden verschiedene Arten von Signalisierungstelegrammen unterschieden, beispielsweise: Anruftelegramme; Bereitschaftstelegramme ("Station frei"); Antworttelegramme (Hörer abgehoben nach Anruf); Löschtelegramme (Hörer aufgelegt nach Gesprächszustand).

Nach dem Abheben des Hörers im Telephonapparat 39 und nach der Nummernwahl stellt die Wahlschaltung das Anruf tele gramm zusammen. Dessen Informationsteil enthält die Adresse des gerufenen Teilnehmers, die sich in einfacher Weise aus der eingegebenen Rufnummer ableitet. Diese Adresse wird über die Torgruppe 40 zum Adressensenderegister 34 geleitet und bleibt dort während der Gesprächsdauer gespeichert. Nach Gesprächsende wird sie durch ein Signal über den Draht 41 gelöscht. Der Signalcodegenerator 32 erhält den Befehl, den Signalcode für ein Anruftelegramm abzugeben, der Adresscodegenerator 30 fügt, wie in .jedem Telegramm, die eigene Adresse hinzu und das Telegramm wird in der schon beschriebenen Weise ausgesandt. Der Empfänger, sofern er frei ist, erkennt in dem Informationsteil seine eigene Adresse und schreibt darauf sofort die Adresse des Anrufers in sein Adressen-Empfangsregister 22. Damit erkennt er in der Folge jedes Telegramm, das von dem rufenden Teilnehmer ausgeht. Ausserdem

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überträgt er die Adresse des Anrufers vom Adressen-Empfangsregister 22 über die Tor-Gruppe 27 und 40 auf das Adressen-Senderegister. Damit ist die Verbindung aufgebaut.

Der gerufene Teilnehmer antwortet .nit einem Freitelegramm, das er aus der eigenen Adresse und dem Signalcode "frei" zusammenstellt. Die Wahlschaltung löst das Klingelzeichen aus und bewirkt,wenn der Hörer abgehoben -wird, das Aussenden eines Antworttelegramms. Dann erfolgt der Austausch der Information mittels Gesprächstelegrammen, welche als Information jeweils eine codiex-te Sprachamplitude enthalten, ferner die Kennzeichnung als Gesprächstelegramm und wie immer die Adresse des Absenders. Die Umwandlung der vom Mikrophon 2 abgegebenen Spannungen in digitale Werte erfolgt durch den A/D-Wandler 36, die Rückwandlung durch den D/A-Wandler 43 für den Telephonhörer 44. Die Bereitstellung des Gesprächstelegramms erfolgt alle 125 us, kann jedoch unterbleiben, wenn keine Gesprächsinformation zu überragen ist, wenn nämlich der Teilnehmer nicht spricht, was sich dadurch zu erkennen gibt, dass entweder die vom Mikrophon abgegebene Spannung oder deren Aenderung seit dem letzten Telegramm gleich Null ist. Die Codierung kann nach irgendeinem der bekannten Verfahren erfolgen (PCM, Delta-Modulation usw.) Damit ist die Belegung des Ringes automatisch der benötigten Uebertragungsleistung angepasst. Für andere Arten der Nachrichtenübertragung, z.B. Fernschreiben oder Datenübertragung, erfolgt die Wahl des Partners in entsprechender Weise; die Aussendung der Telegramme geschieht in der der Uebertragungsart angemessenen Frequenz, ohne dass an der Uebertragungseinrichtung eine Aenderung vorgenommen werden muss. Soll eine Station nur Zeichen aufnehmen, aber nicht senden, so lässt sich

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die Einrichtung stark vereinlachen, indem alle Teile, die zur Telegrammaus Sendung dienen, fortfallen. Insbesondere fällt der Umschalter 6 und das Senderegister 8 fort und der Eingang la ist fest mit dem Ausgang Ib verbunden. Die Vereinfachung wird noch grosser, wenn die Station nur Telegramme einer bestimmten Gegenstation aufnehmen soll, da dann auch das Adressen-Empfangsregister fortfällt, und die Adresse der Sendestation fest im Decoder 9c gespeichert werden kann. Es können natürlich beliebig viele solcher Nur-Empfänger im Ring liegen, ohne dass die Belastung des Ringes von deren Zahl abhängt. Derartige Empfänger können beispielsweise sein: Alarmglocken oder andere Signalgeber, elektrische Uhren, Steuerschalter für irgendwelche Vorgänge, Lautsprecher.

Bei entsprechender Ausbildung der Meldungsschaltung ist es auch möglich, ohne wesentliche Veränderung der Teilnehmer station Mehradressverbindungen aufzubauen für die gleichzeitige Uebertragung von Nachrichten von einer Station an eine beliebige Anzahl von Empfangsstationen. Die Sendestation sendet dazu eine Reihe von Telegrammen aus, welche bewirken, dass die Adresse der Sendestation in die Adressen-Empfangsregister der Empfangsstationen eingeschrieben wird. Dabei wird ihnen mitgeteilt, dass sie nur als Empfänger arbeiten sollen. Alle mit der Senderadresse versehenen Telegramme werden dann von allen Empfangsstationen aufgenommen.

CJeberwachungs station

In der Schleife liegt eine Ueberwachungs station 3. Diese hat keine Verpiittlerfunktion: sie enthält keinerlei Information über die Teilnehmer und ist vollkommen unabhängig von der Zahl der Teilnehmer sowie

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ihrer Uebertragimgsgeschwindigkeit aufgebaut. Sie hat aucli keinen Eingang oder Ausgang nach aussen ausser etwa einen Alarmausgang. Sie erfüllt mindestens 3 Funktionen:

1. Die Ueberwachungsstation erzeugt den für den Ring gemeinsamen Bit- und Bytetakt, indem sie, sofern der Ring nicht voll belastet ist, während der nicht durch Teilnehmertelegramme belegten Zeit Pilottelegramme und Fülltelegramme aussendet, die eine keinem Teilnehmer zugeordnete Adresse enthalten.

2. Da der Ring in sich geschlossen ist und die Telegramme nicht von einer Hauptstation ausgehen oder bei ihr endigen und da der Impulsstrom auf dem Bing bitsynchron und bytesynchron sein soll, muss die Umlaufzeit auf dem vollständigen Ring genau gleich einem Vielfachen der Bytezeit sein. Da die Umlaufzeit auf dem Ring ohne Ueberwachungsstation infolge Temperatureinflüssen auf der Leitung und infolge wechselnder Verzögerungen in den Teilnehmerstellen und Regeneratoren variieren kann, muss in der Ueberwachungistelle ein Laufzeitausgleich stattfinden, derart, dass die ganze Umlaufzeit gleich einer Bytezeit oder eines.Vielfachen davon ist.

3. Es ist möglich, dass ein Telegramm durch eine Störung derart verändert wird, dass es weder der Absender noch der Empfänger erkennt. Ohne Gegenmassnahmen würde das Telegramm dauernd auf dem Ring umlaufen und mit anderen verstümmelten Telegrammen allmählich den Ring verstopfen. Um dies zu vermeiden, ist ein bestimmtes Bit, das sogenannte Ueberwachungsbit, in jedem von einer Station ausgesandten Telegramm gleich Null und wird

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beim Durchgang durch die Ueberwachungsstation auf 1 gestellt. Kommt nun ein Telegramm an der Ueberwachungsstelle an, bei dem das Ueberwachungsbit·gleich 1 ist, so hat dieses Telegramm mehr als einen Umlauf vollführt und wird eliminiert.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ueber wachung β station 3, die nach Fig. 1 in die Leitung eingeschleift ist. Ic ist dia ankommende, Id die abgehende Leitung. Im Zuge der Leitung liegt eine Stuf· 51 eines Schieberegisters SR, ein Oder-Tor 52, wer.-·¹·· Stufen 53 des Schieberegister* SR und ein Und-Tor 54. Weiter erhält die Ueberwachungsstation einen Taktgenerator 55, der Impulse Im Bittakt und im Bytetakt abgibt und der durch die ankommenden Irnuula« im Bittakt und durch Signale, die er vom Decoder 56 erhält, im Bytetakt eingestellt wird. Dieser Decoder empfängt Signale vom Schieberegister 53 und wird vom Taktgeber 55 gesteuert, der ihn bei jedem Byte abfragt, ob das gerade im Schieberegister 51, 53 befindliche Byte ein Pilotbyte ist. Wenn dies der Fall ist, wird ea unverändert weitergegeben; ist das nicht der Fall, erscheint auf der mit (B) bezeichneten Leitung ein Signal, welches die Tore 57 und 58 öffnet. Zur gleichen Zeit erscheint das Ueberwachungsbit an dem anderen Eingang des Tores 57 und invertiert am anderen Eingang des Tores 58. Ist es gleich Null, so erscheint ein Signal am Ausgang des Tores 58 und geht über das in diesem Zeitpunkt geöffnete Tor 59 und das Oder-Tor 52 zum Schieberegister 53, wird also als 1 in das Telegramm eingeführt. ■·

Ist das Ueberwachungsbit gleich 1, so heisst das, dass ein Telegramm vorliegt, das mehr als einen Umlauf gemacht hat. Es erscheint ein Signal am Ausgang des Tores 57 und stellt den Flipflop 60 um, wodurch das· Äusgangstor 54 während eines Bytes gesperrt wird, was das

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fehlerhafte Telegramm eliminiert und eine nicht gezeichnete Schaltung sendet ein Telegramm.aus, welches eine Austrittsaufforderung ent-'halt und nicht an eine bestimmte Adresse gerichtet ist.

Wurde auf die beschriebene Weise ein Telegramm eliminier-., so muss die Station, die es ausgesandt hatte, wieder in deri Ruhezustand zurückkehren. Dies tut sie nicht ohne ws^cres, da sie auf die ?'.ü;:':ehr ces ausgesandten Telegramms oder auf ο in 3 Antv.-ort ics Cesyr i^:.ch sparser. wartet. Die Rückkehr in den Ruhezustand seil möglichsx- schnell erfolge Das sicherste Kenneeichen, das.» oas aus g-i sandte Telegramm, verier srgegangen ist, besteht darin, dass cas Pili-ttelegriinim /i-ei^.i.* vorbeikommt und nicht das erwartete- 7'elfcp-amr.;- Wer>n die» car Fall ist, schaltet sich die Station bereit zum Z-mpfang cer A-usirittsauiforderung. Diese wird von der betreffenden Station empfänger.- und eliminiert, irc;r sie mittels ihres Umschalters ihre- Ausfangsieiturip sei es a:· die Eingangsleitung, oder an das Sendereg.sier anschaltet. Von da cn verläuft alles wia normal.

Kommt während einer, vorbestimmten Zeit kein Pilot an, se stellt das Zeitglied 6l das Ausbleiben fest und veranlasst den Pilotgenerator 62, an geeigneter Stelle ein Pilottelegramm einzufügen.

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Claims

Patentansprüche _

• 1. Verfahren ^ur Zeitnultiplex-ITachrichtenübertragung zwisch'en Teilnehmerstellen, die in Serie in eine geschlossene Ringleitung geschalte-; sind, auf welcher Ziachr^chten in digitaler Form zwischen beliebigen Teilnehmersteilen ohne zentrale Vermittlung in einer Ringumlaufrichtung übertragen werden, wobei alle auf der Ringleivung ankommenden Signale in jeder Teilnehmerstelle gespeichert und in deren Ruhezustand gleichzeitig ohne Zwischenspeicherung weitergeleitet, die gespeicherten Singale decodiert Vviid nach Decodierung der der Teilnehmerstelle zugeordneten Adresse die auf diese Adresse folgende Information aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass, in jeder Teilnehmersteile, sobald eine Information»zu Aussendung bereitsteht, dieser eine Adresse zur Bildung einer Bytegruppö hinzugefügt, die Bytegruppe im Anschluss an die in diesem Zeitpunkt ankommende Bytegruppe gesendet und danach die Teilnehmerstelle in einen anderen Z"j.;und, bei dem die ankommenden Bytegruppen erst nach Zwischenspeicherung weitergesendet werden, umgestellt wird, und dass der Rvlae zustand hergestellt wird, wenn keine weitere Bytegruppe zur Aussendung bereit sxeh'c und in der Station eine von ihr gebildete und gesendete Bytegruppe nach einem Umlauf um den Ring empfangen oder eine für sie bestimmte Bytegruppe empfangen wird, und dass diese Bytegruppen nicht weitergegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass je-der zu sendenden Information ausser der Adresse ein Karkier-Bit

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hinzugefügt und in der der Adresse zugeordneten Teilnehmerstelle das Markierbit bei Weitergabe der Bytegruppe invertiert wird, und dass in dem anderen Zustand der Teilnehmerstelle, die nächste Bytegruppe, die die gleiche Länge hat wie die von ihr ausgesendete Bytegruppe- und deren Markierbit invertiert is'c, nicht weitergegeben und der Ruhezustand wiederhergestellt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Byte-Gruppen verschiedener Länge übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass ■ jede Byte-Gruppe mit einer Angabe darüber versehen wird, welches das letzte Byte der Byte-Gruppe ist, und dann die die Byte-Gruppe empfangende Teilnehmerstation auf diese Angabe anspricht und sie zur Auslösung der Dekodierung auswertet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, jede Byte-Gruppe bei ihrsr Aussendung mit einem bestimmten Ueberwachimgs-Bit, versehen und dieses beim Passieren einer in der Ringleitung angeordneten üeberwachungsstelle invertiert wird, und dass die Ueberwachungsstelle beim Empfang einer Byte-Gruppe mit invertiertem Ueberwachungs-Byt diese Byte-Gruppe eliminiert.
5- Einrichtung zur Zeit-Multiplex-Xachrichtenübertragung, mit einer Ringleitung und mit in die Eingleitung eingeschalteten Teilnehmerstellen, deren jede ein mit ihrem Eingang verbundenes Register (5), einen Umschalter, der dan Ausgang der Teilnehmersteile in einer ersten Schalterstellung mit da::: 3ir_;:.::;; dor Teilnehm&ratelle unu In einer zweiten Schalterstellung :::it de:::

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Ausgang aes Registers (57 verbindet, eine einen Zähler enthaltende Steuerschaltung zur Steuerung des Umschalters, einen "Decoder, dessen Eingang rait cam Register (5-) und dessen Ausgang ii'G der Steuerschaltung verbunden ist, eine Melde schaltung, welche die empfangene Information aufnimmt und die auszusendende Information liefert, dadurch gekennzeichnet, dass die Meldeschaltung ein Adressenregister (30> 34) enthält, aus dem die zu sendende Information mit einer Adrac-i'; versehen wird, dass der Eingang eines Speichers (8) für eine zu sendende Byue-G-ruppe mit einem Ausgang der Melde schaltung (10) verbunden und der Ausgang des Speichers (8) mit dem Ausgang (Ib) der Teilnehmerstelle (2) verbindbar ist, und dass der Decoder (9) an: Ende jeder vom Ring (1) aufgenommenen Byte-G-ruppe ein erstes Steuersignal abgibt, und dass die Meldeschaltung (10) beim Vorhandensein einer zu sendenden Information ein drittes Steuersignal an die Steuerschaltung (7) abgibt, und dass die Steuerschaltung (7) beim gleichzeitigen Auftreten des ersten und dritten Steuersignals eine Uebertragung des Inhalts des Speichers (8) zum Ausgang (Ib) der Teilnehmersteile bewirkt, und das zweite Steuersignal den Umschalter (6) in die erste Stellung (a) stellt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim gleichseitigen Auftreten des ersten und dritten Steuersignals eine Torschaltung zur Parallelübertragung des Inhalts

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des Speichers (8) in das Register (5) geöffnet und danach der Umschalter (6) in die zweite Stellung (c) gestellt wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschalter (6) eine dritte Stellung (b) hat, in welcher der Ausgang des Speichers (8) mit dem Ausgang (Ib) der Teilnehmerstelle (2) verbunden ist, und dass die Steuerschaltung (7) beim gleichzeitigen Auftreten des ersten und dritten Steuersignals den Umschalter (6) in die dritte Stellung (b) stellt.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Teilnehmerstellen mit einer Schaltung (8d) zum Einfügen eines Markier-Bits in jede zu sendende Byte-Gruppe versehen ist, und in wenigstens einer anderen Teilnehmerstelle der Umschalter (6) in seiner ersten Stellung (a) den Teilnehmerstelleneingang (la) mit dem Teilnehmerstellenausgang (Ib) durch ein Tor (12) verbunden ist, das vom Decoder (9) beim Decodieren der der Teilnehmerstelle (2) zugeordneten Adresse zum Invertieren des ursprünglichen Wertes des Markier-Bits gesteuert wird, und dass in wenigstens einer Teilnehmerstelle (2) eine Schaltung vorgesehen ist, die in der zweiten Stellung (c) des Umschalters (6) auf eine Byte-Gruppe, deren Bit-Anzahl gleich der Stellenzahl des Schiebe-» registers (5) ist und ein invertiertes Markier-Bit enthält, anspricht um den Umschalter (6) in· seine erste Stellung (a) zu stellen.

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9. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine in die Ringleitung (1) eingeschaltete, einen Taktgeber (55) enthaltende Ueberwachungsstelle (3), welche zur Aufrechterhaltung einer ununterbrochenen Byte-Folge auf der Leitung (1) eine Schaltung (51»53) enthält, welche die bei der Ueberwachungsstelle (3) ankommenden Bits verzögert und die Frequenz des Taktgebers (55) derart steuert, dass die Byte-Zeit gleich einem ganzzahligen Bruchteil der Umlaufzeit im Ring (1) einschliesslich der Ueberwachungsstelle (3) ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine in die Ringleitung eingeschleifte, einen Taktgeber enthaltende Ueberwachungsstelle, welche zur Aufrechterhaltung einer ununterbrochenen Byte-Folge auf der Leitung einen elastischen Speicher enthält, welcher die bei der Ueberwachungsschaltung ankommenden Bits derart verzögert, dass die Umlaufzeit im Ring einschliesslich Ueberwachungsstelle gleich der oder einem ganzzahligen Vielfach der Bytezeit ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Ueberwachungsstelle (3) mit einem Impulsgeber (62), der Synchronisierungs-Bytes in Abständen aussendet, die gleich der Signalumlaufzeit im Ring (1) sind.

HASLER AG, Bern Der Vertreter:

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