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Dokumentenidentifikation DE4205623B4 29.06.2006
Titel Leitungsendgerät
Anmelder Philips Intellectual Property & Standards GmbH, 20099 Hamburg, DE
Erfinder Walter, Neumann, Dipl.-Ing. (FH), 90542 Eckental, DE
Vertreter Blumbach Zinngrebe, 65187 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 25.02.1992
DE-Aktenzeichen 4205623
Offenlegungstag 26.08.1993
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse H04L 25/38(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Leitungsendgerät für ein Nutzsignal, das wahlweise eines von mehreren Signalen einer Digitalsignalhierarchie sein kann.

Leitungsendgeräte der genannten Art werden in der digitalen Übertragungstechnik eingesetzt, um Vermittlungseinrichtungen zu verbinden oder über Multiplexer gebündelte Digitalsignalverbindungen herzustellen. Sie passen die Digitalsignale an die Eigenschaften der Übertragungsnetze an. Je nach Multiplexvorgang werden Digitalsignale – hier Nutzsignale genannt – gemäß den CCITT-Hierarchiestufen (CCITT-Empfehlung G.702) von 2 Mbit/s, 8 Mbit/s und 34 Mbit/s zur Übertragung z. B. auf Glasfaserkabeln in den jeweilig dazu passenden Leitungsendgeräten modifiziert.

Aus DE 38 35 338 C2 ist ferner ein Verfahren zur Übertragung von Zusatzsignalen bei digitaler Datenübertragung bekannt. Bei dem beschriebenen Verfahren werden z.B. vier digitale Datensignale gleicher Bitrate über vier Datenkanäle übertragen. Das sich aus jeweils einem Bit der vier Datenkanäle ergebende 4 Bit-Codewort wird mittels eines Codeumsetzers zu einem 5 Bit-Codewort umgesetzt und einem Parallel/Seriell-Umsetzer zugeführt, an dessen Ausgang ein serielles Multiplexsignal abgegeben wird. Dem Codeumsetzer zugeführte Steuerkriterien bewirken die Übertragung von einem Zusatzsignal.

Wie z. B. ein Artikel (Lampe, G. und Ortinau R.: Lichtwellenleiter-Übertragungssystem für 34 Mbit/s zwischen Nürnberg und Schwabach. TE KA DE TECH. MITT. 1982, Seiten 14 bis 19) zeigt, wird in einem Leitungsendgerät ein 34 Mbit/s Nutzsignal vom HDB3-Code in einen binären Code decodiert, dann verwürfelt, 5B/6B-codiert und über einen elektrooptischen Wandler als optisches Leitungssignal zur Verfügung gestellt. Entsprechend wird für die Bitraten von 2 oder 8 Mbit/s vorgegangen. Nachteilig dabei ist, daß für jede der drei Bitraten drei verschiedene Leitungsendgeräte entwickelt werden müssen.

Wird darüber hinaus eine Zusatzkanalübertragung derart durchgeführt, daß bei der üblicherweise angewandten 5B/6B-Blockcodierung ein Bit eines Zusatzkanals in den Ausgangsblock (5B/6B + 1B) eingefügt wird, so ist die Bitrate dieses Zusatzkanals an die Bitrate des Nutzsignals gebunden. Diese Bindung bedeutet, daß wiederum drei Varianten von Zusatzeinrichtungen zur Verfügung gestellt werden müssen. Zu diesen Zusatzeinrichtungen gehören z. B. Zusatzkanalmultiplexer, mit denen Unterkanäle zu einem Zusatzkanal mit der vorgeschriebenen Gesamtbitrate zusammengefaßt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leitungsendgerät anzugeben, das die Funktion aller drei Varianten von Leitungsendgeräten übernehmen kann und im Falle von Zusatzeinrichtungen nur auf eine einzige Ausführungsform angewiesen ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Leitungsendgerät der eingangs genannten Art gelöst, das einen Sendeteil enthält mit

  • a) mindestens einem Coder, der dafür vorgesehen ist, das Nutzsignal mit einem Code vorgeschriebener Redundanz zu codieren,
  • b) Schaltmitteln, die dafür vorgesehen sind, das Nutzsignal oder das redundant codierte Nutzsignal zusammen mit zugehörigen Taktsignalen dem oder den Codern und einer Sendeeinrichtung zuzuführen.

Soll das erfindungsgemäße Leitungsendgerät z. B. für Nutzsignale der Hierarchiestufe 2 oder 8 oder 34 Mbit/s eingesetzt werden, so werden die Schaltmittel so eingestellt und die Redundanz so vorgegeben, daß sich beim Anlegen eines dieser Signale immer ein Ausgangssignal mit etwa gleicher Bitrate ergibt. Dadurch wird z. B. nur eine Ausführungsform von Zusatzeinrichtungen erforderlich.

Um bei der redundanten Codierung und der damit verbundenen Verkürzung der Bitbreite die Gefahr von Fehlabtastungen zu verringern, ist vorgesehen, das Nutzsignal vor seiner redundanten Codierung durch einen elastischen Speicher (Dejitterizer) von seinem Phasenrauschen weitgehend zu befreien.

Als redundanter Code kann auch ein fehlererkennbarer oder ein fehlerkorrigierbarer Code verwendet werden. Die Verwendung fehlerkorrigierbarer Codes gleicht den Nachteil der höheren Rauschbandbreite (wegen der Übertragung mit höherer Bitrate) durch fehlerkorrigierende Maßnahmen auf der Empfängerseite wieder aus.

Ein Leitungsendgerät mit einem erfindungsgemäßen Empfangsteil enthält

  • a) mindestens einem Decoder, der dafür vorgesehen ist, im Falle eines redundanten Nutzsignales dieses in ein nichtredundantes Nutzsignal zu decodieren,
  • b) Schaltmittel, die dafür vorgesehen sind, das Nutzsignal und die zugehörigen Taktsignale den Decodern zuzuführen.

Besonders vorteilhaft ist, daß von den an sich bekannten Sende- und Empfangseinrichtungen für Leitungsendgeräte nur eine Ausführungsform erforderlich ist, und zwar deshalb, weil die von ihnen zu verarbeitenden Signale in allen Anwendungsfällen ungefähr die gleiche Bitrate haben. Bei optischer Übertragung z.B. braucht nur ein optischer Sender und nur ein optischer Empfänger eingesetzt zu werden. Das verkürzt die Fertigungs- und die Prüfzeiten für die Geräte. Schließlich können fast alle Bausteine des erfindungsgemäßen Leitungsendgerätes in integrierter Schalttechnik ausgeführt werden.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher beschrieben werden.

Es zeigen

1 den Sendeteil eines Leitungsendgerätes mit erfindungsgemäßen Merkmalen und

2 einen entsprechenden Empfangsteil.

Im Sendeteil nach 1 ist an einer Klemme 1a ein HDB3-Signal (Nutzsignal) angelegt, das entweder eine Bitrate von 2, von 8 oder von 34 Mbit/s hat. Welches von diesen drei Signalen übertragen wird, muß vor Inbetriebnahme abgesprochen werden und entsprechend dieser Absprache müssen Stellungen von drei Schaltern S1, S2 und S3 eingestellt werden. Eine automatische Erkennung der Bitrate und eine entsprechende Einstellung der Schalter S1, S2 und S3 ist im Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, jedoch ohne weiters möglich.

Der Einfachheit halber wird im folgenden für eine Leitung, für deren Anschlüsse und für das Signal, das über diese Leitung übertragen wird, das gleiche Bezugszeichen verwendet.

Die Schaltung nach 1 gliedert sich grundsätzlich in zwei Zweige. Im ersten Zweig, dem Signalzweig, bestehend aus Bausteinen 1 bis 7 und dem Schalter S3 wird das an der Klemme 1a angelegte Nutzsignal für eine Übertragung aufbereitet. Im zweiten Zweig, dem Taktzweig, bestehend aus Bausteinen 8 bis 19 sowie den Schaltern S1 und S2 werden die notwendigen Takte erzeugt.

Die Signalveränderung im Signalzweig besteht im Wesentlichen darin, daß das Nutzsignal 1a durch Coder 3 und/oder 4 auf eine Bitrate der Größenordnung 34 Mbit/s gebracht wird. Durch die Coder 3 und 4 wird die Bitrate des Nutzsiganls 1a jeweils um den Faktor 4 erhöht. Entsprechend dieser Bitratenerhöhung werden die Frequenzen der Takte für die 2 und 8 Mbit/s-Signale im Taktzweig erhöht.

Im Signalzweig wird das Nutzsignal 1a durch einen HDB3-Decoder 1 in einen Binärcode gewandelt. Das auf diese Weise binär codierte Nutzsignal 1b durchläuft sodann einen elastischen Speicher (Dejitterizer) 2, der es weitgehend vom Phasenrauschen (Jitter) befreit. Für den Fachmann ist bekannt, daß hierfür vier Takte erforderlich sind. Ein Bittakt sowie ein Takt (Worttakt) mit der 6-fachen Periodendauer, die beide so stark mit Phasenrauschen behaftet sind, wie das Nutzsignal selbst. Diese Eingangstakte werden dem Dejitterizer 2 auf Leitungen 9a und 10a zugeführt. Zwei weitere Takte, die sich von den ersten beiden lediglich durch ein geringeres Phasenrauschen unterscheiden, werden dem Dejitterizer 2 über Leitungen 11a und 14a zugeführt. Auf einer Leitung 2a liegt dann das von Phasenrauschen fast befreite (binär codierte) Nutzsignal an. Die Reduzierung des Phasenrauschens ist der größeren Sicherheit wegen notwendig, weil anderenfalls bei der anschließenden Erhöhung der Bitrate Bitfehler auftreten könnten.

Das Nutzsignal 2a durchläuft zunächst einen Faltungscoder 3, dessen Ausgangssignal gegenüber seinem Eingangssignal eine um den Faktor vier erhöhte Bitrate hat. Die notwendigen Takte erhält der Faltungscoder 3 – je nach Stellung der Schalter S1 und S2 – über Leitungen 13a oder 15a sowie über 13a oder 14a.

Auf den Faltungscoder 3 folgt eine Einheit zur Überabtastung 4; auch durch diese Einheit 4 wird die Bitrate abermals um den Faktor vier heraufgesetzt.

Über einen 3-fach-Umschalter S3 wird das Nutzsignal 2a oder eines der redundanten Nutzsignale 3a oder 4a an einen Scrambler 5 weitergeleitet, der die Bits seines Eingangssignals pseudozufallsmäßig vertauscht. Dadurch wird die empfangsseitige Synchronisation eines 5B/6B-Decoders ermöglicht.

Durch einen Wandler 6 werden jeweils fünf Bit des Ausgangssignals 5a des Scramblers 5 in 6-Bit-Worte codiert und ein Bit eines Zusatzkanals hinzugefügt (5B/6B + 1B – Codierung). Die erforderlichen Takte erhält der 5B/7B-Wandler 6 über Leitungen 13a, 16a, 18a und 19a. Das Ausgangssignal 6a des Wandlers 6 wird schließlich einem elektro-optischen Wandler 7 zugeführt, dessen Ausgangssignal über eine Glasfaserleitung an einen Empfänger übertragen wird.

Im Taktzweig durchläuft das Nutzsignal 1a zunächst ein nichtlineares Glied 8, um das Frequenzspektrum des Nutzsignals 1a so zu verändern, daß es für die Rückgewinnung des Bittaktes brauchbar ist. Das Nutzsignal 1a selbst hat keine Spektralkomponente bei der Frequenz des Bittaktes. Durch eine Phasenregelschleife 9 wird diese Komponente aus dem Ausgangssignal des Gliedes 8 herausgefiltert und als rückgewonnener Bittakt auf die Leitung 9a gegeben. Wegen der speziellen Anforderungen an den Dejitterizer 2 muß der Bittakt im Verhältnis 1:6 durch einen Teiler 10 heruntergeteilt werden. Für die Reduzierung des Phasenrauschens werden nämlich sechs Bits des Signals 1b in ein Schieberegister des Dejitterizers 2 geschoben und dann mit einem Takt 10a parallel in einen Zwischenspeicher übernommen.

Mit der Phasenregelschleife 12, 13, 14, 15, 11, S1, S2 werden Takte gewonnen, die von einem eventuell vorhandenen Phasenrauschen nahezu befreit sind und der Umsetzung des Nutzsignals in ein redundant codiertes Signal dienen. Die Phasenregelschleife besteht aus einem Mischer mit nachgeschaltetem Tiefpaß 12, einem quarzbestückten Oszillator 13 und aus einer Teilerkette 11, 14, 15, deren Einzelteiler 14 und 15 durch die Schalter S1 und S2 wirksam oder unwirksam geschaltet werden können. Die Einzelteiler 14 und 15 haben jeweils das Teilungsverhältnis 1:4 und der Teiler 11 hat das Teilungsverhältnis 1:6.

Hat das Nutzsignal 1a eine Bitrate von 2,048 Mbit/s, müssen die Schalter S1 und S2 so eingestellt werden, daß am Ausgang des Oszillators 13 die 16-fache Bittaktfrequenz, nämlich ein Takt mit 32,768 MHz auftritt. Hat das Nutzsignal eine Bitrate von 8,448 Mbit/s, werden die Schalter so eingestellt, daß sich ein Takt mit 33,792 MHz ergibt. Im Falle eines Nutzsignals mit 34,368 Mbit/s soll sich ein Takt mit 34,368 MHz ergeben, also einer mit der Bittaktfrequenz des Nutzsignals 1a. Die Teiler 14 und 15 sind dann unwirksam.

Durch einen zweiten Phasenregelkreis 16 bis 19 wird der 5B/7B-Coder 6 und der elektro-optische Wandler 7 mit Takten versorgt. Die Frequenz der Bittakte für das Eingangs- und Ausgangssignal des 5B/78-Coders 6 verhalten sich wie 5:7. Daher wird der Takt 13a durch einen 1:5-Teiler 16 heruntergeteilt und ein Takt 18a eines Oszillators 18 im Verhältnis 1:7 durch einen Teiler 19 heruntergeteilt, bevor beide Takte einem Mischer 17 mit nachgeschaltetem Tiefpaß zugeführt werden.

Im Empfangsteil nach 2 eines Leitungsendgerätes werden alle Veränderungen, die das Nutzsignal im Sendeteil erfahren hat, wieder rückgängig gemacht. Auch der Empfangsteil nach 2 ist in einem Signalzweig und einem Taktzweig gegliedert.

Im Signalzweig durchläuft das optische Nutzsignal 1a zunächst einen opto-elektrischen Wandler 1, sodann einen 5B/7B-Decoder 2, einen Descrambler 3 und schließlich – abhängig von der Stellung zweier Schalter S1 und S2 – einen Mehrheitsentscheider 4 und einen Faltungsdecoder 5 oder nur den Decoder 5 oder keinen der Bausteine 4 und 5. Die Stellung der Schalter S1 und S2 wird vor Inbetriebnahme des Übertragungsystems eingestellt. Im 5B/7B-Decoder 2 sind mittel zu Sychronisation sowie Mittel zur Ausblendung von Bits 2b eines Zusatzkanales mit enthalten.

Als letzte Stufe im Signalzweig wird ein HDB3-Coder 6 durchlaufen, der das binäre Signal in ein HDB3-Signal wandelt.

Parallel zur Umwandlung des Nutzsignals im Signalzweig werden im Taktzweig die nötigen Takte dafür erzeugt. Durch einen Phasenregelkreis 8 mit einem vorgeschalteten nichtlinearen Glied (im Baustein 8 enthalten) wird der Bittakt des Nutzsignals 1a zurückgewonnen.

Der rückgewonnene Bittakt wird durch den 1:7-Teiler 9 und einen weiteren Phasenregelkreis im Verhältnis 5:7 heruntergeteilt. Der weitere Phasenregelkreis besteht aus einem quarzbestückten Oszillator 12, einem Mischer mit Filter 10 sowie einem 1:5-Teiler 11 in der Rückkopplungsschleife. Am Ausgang des Oszillators liegt ein Takt mit der Taktfrequenz 34,368 MHz oder 33,792 MHz oder 32,768 MHz an, je nachdem, ob das Nutzsignal 1a aus einem Signal mit 32 oder 8 oder 2 Mbit/s in der Senderichtung entstanden ist. Abhängig von diesen drei Fällen werden auch die Schalter S3 und S4 gestellt, deren Eingangs- oder Ausgangssignale als Takte für die Decoder 4, 5 und 6 dienen.

Die möglichen Schalterstellungen sind durch Buchstaben x, y und z symbolisiert. Die Stellung x muß gewählt werden, wenn das ursprüngliche Signal ein 2-Mbit/s-Signal war. Die Stellung y muß für ein 8-Mbit/s-Signal und die Stellung z für ein 34-Mbit/s-Signal gewählt werden. Entsprechendes gilt auch für die Schalter in 1.

In 1 und in 2 sind alle Schalter so gestellt, daß ein 8-Mbit/s-Signal erfindungsgemäß verarbeitet wird.


Anspruch[de]
  1. Leitungsendgerät für ein Nutzsignal, das wahlweise eines von mehreren Signalen einer Digitalsignalhierarchie sein kann, gekennzeichnet durch einen Sendeteil mit

    a) mindestens einem Coder (3, 4), der dafür vorgesehen ist, das Nutzsignal (2a) mit einem Code vorgeschriebener Redundanz zu codieren,

    b) wenigstens einer Einrichtung (12, 13, 14, 15, 11) zum Bereitstellen wenigstens eines Taktsignals (13a, 14a, 15a),

    c) wenigstens einem Schaltmittel (S1, S2, S3), das dafür vorgesehen ist, das Nutzsignal (2a) oder das redundant codierte Nutzsignal (3a, 4a) zusammen mit zugehörigen Taktsignalen (13a, 14a, 15a) dem mindestens einen Coder (3, 4) und einer Sendeeinrichtung (5, 6, 7) zuzuführen, wobei

    das wenigstens eine Schaltmittel (S1, S2, S3) in Abhängigkeit der Hierachiestufe des Nutzsignals (2a) in der Digitalsignalhierarchie geschaltet wird.
  2. Leitungsendgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer Speicher (2) dafür vorgesehen ist, das Phasenrauschen des Nutzsignales (1a) vor seiner redundanten Codierung zu reduzieren.
  3. Leitungsendgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, einen Scrambler (5), der dafür vorgesehen ist, das Nutzsignal (2a) oder das redundant codierte Nutzsignal (3a, 4a) zu verwürfeln.
  4. Leitungsendgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich mindesten bei einem redundanten Code um einen fehlererkennbaren oder um einen fehlerkorrigierbaren Code handelt.
  5. Leitungsendgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, einen Empfangsteil mit

    a) mindestens einem Decoder (4, 5; 2), der dafür vorgesehen ist, im Falle eines redundanten Nutzsignales (2a; 2) dieses in ein nichtredundantes Nutzsignal (5a; 2) zu decodieren,

    b) Schaltmittel (S1, S2, S3, S4; 2) die dafür vorgesehen sind, das Nutzsignal (2a; 2) und die zugehörigen Taktsignale (12a, 13a, 14a; 2) den Decodern (4, 5, 6; 2) zuzuführen.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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