DE2523398B2

DE2523398B2 - Zeitmultiplex-Vermittlungs anordnung

Info

Publication number: DE2523398B2
Application number: DE2523398A
Authority: DE
Inventors: Dale Edward San Jose Fisk; Merle Edward Los Gatos Homan; Charles Laurie Meiley; Zack Dwayne Reynolds; Robert Vernon Los Gatos Watkins; Fritz Simon Saratoga Wiedmer
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-06-03
Filing date: 1975-05-27
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US3892925A; CH582449A5; NL7506531A; IT1038272B; BE828615A; DE2523398A1; GB1489285A; FR2273434A1; SE411825B; IT1037484B; BR7503473A; DE2559770C3; JPS5635072B2; FR2273434B1; SE7505826L; AU8045175A; CA1035451A; DE2559770A1; JPS51815A; DE2523398C3

Description

■Ti

Die Erfindung betrifft eine Zeitmultiplex-Vermittlungsanordnung mit einer Koppeleinrichtung für Fernsprech- und Datenverkehr.

Es sind schon zahlreiche Zeitmultiplex-Vermittlungsanordnungen bekanntgeworden. Für Übertragung eines Signals von einem Eingangsanschluß zu einem jeweils zugeordneten Ausgangsanschluß über die Koppeleinrichtung werden entweder Abtastwerte des Eingangssignals kurzfristig zwischengespeichert und dann in einer dem Ausgangsanschluß zugeordneten Zeitlage wieder abgegeben, oder es erfolgt während einer Zeitlage, die sowohl dem Eingangsanschluß als auch dem Ausgangsanschluß zugeordnet ist, eine kurzzeitige Durchschaltung, also direkte Verbindung beider Anschlüsse. Je nach gewählter Technologie bei der Ausführung können durch kapazitive Kopplungen und wegen Akkumulation von Störungen durch die ständigen Umschaltvorgänge unerwünschte Störungen auftreten. Auch kann die Ausführung einer Koppeleinrichtung für eine sehr große Anzahl von An-

M)

Schlüssen Schwierigkeiten bereiten.

Aus der DT-AS 2103393 ist eine Zeitmultiplex-Vermittlungseinrichtung bekanntgeworden, in der die Anschlüsse sowohl für den kommenden als auch für den gehenden Verkehr jeweils zu Gruppen zusammengefaßt sind, wobei für jeweils eine Gruppe ein Halbleiterchip vorgesehen ist. Jedes Chip ist mit der einzigen Sprechsammelleitung über einen Impedanzwandler verbunden, wobei die parasitäre Kapazität der Leitung vom Chip zum Impedanzwandler über einen jeweils in den Sprechpausen betätigten Schalter entladen werden kann.

Ferner ist es noch bekannt, auch die eigentliche Sprechsammelschiene bei gesperrten Torschaltungen über Endschalter zu entladen (Nachrichtentechnik 17, 1967, H3, Seite 109).

Die bekannten Einrichtungen gestatten wohl die Verminderung des durch Aufladung der parasitären Kapazität der Sammelschiene entstehenden Nebensprechens, erlauben jedoch nicht eine ebenfalls zur Unterdrückung des Nebensprechens notwendige Isolierung der Ausgänge.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in Zeitmultiplex-Vermittlungsanlagen mit unsymmetrischer Durchschaltung über eine oder mehrere Sammelleitungen die Isolation von zweidrähtigen Ausgängen von den Sammelschienen zwecks Verminderung von Störungen, insbesondere des Nebensprechens, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß Ausgänge, die nicht an einer Verbindung teilnehmen, höchst wirksam von der oder den verwendeten Multiplex-Sammelschienen getrennt werden. Die Wirksamkeit der Trennung beruht sowohl auf der Verwendung von Serienschaltern, als auch eines Parallelschalters, der die beiden Leitungen des Ausganges kurzschließt.

Die auf Referenzpotential liegende Sammelleitung hat den Vorteil, daß der kurzschließende Schalter den betreffenden Ausgang jeweils zugleich an Erde legen kann.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Ausgangsschalter und der kurzschließende Schalter gegenpolig gesteuert, so daß die Ausgangsleitung während der ganzen Zeit, mit Ausnahme der Durchschaltezeit, an Masse liegt. Hierdurch werden unerwünschte Signalkopplungen zwischen Multiplexschiene und Ausgang sicher vermieden.

Ein Ausführungsbeispie! der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Nachrichtenvermittlung mit einer Koppeleinrichtung für elektrische Signale,

Fig. 2 schematisch einen einzelnen Signalwcg in der Koppelrichtung,

Fig. 3 ein Schaltbild der Koppeleinrichtung,

Fig. 4 in einem Blockdiagramm die Steuerschaltung zum Betätigen der Koppeleinrichtung, und

Fig. 5 in einer graphischen Darstellung Taktimpulszüge in der Zeitmultiplex-Vermittlungsanordnung mit veränderlicher Bandbreite.

In Fig. 1 sind mehrere Paare von Nachrichtenleitungsanschlüssen (10,12,14...28) gezeigt, die durch die erfindungsgemäße Koppeleinrichtung für elektrische Signale untereinander verbunden werden. In diesem Diagramm ist die Vermittlungsanordnung in drei

Teile unterteilt Die Übertragungsleitungsanschlüsse 10 bis 28 führen, wie dargestellt, zu einer Eingangsanschlußbank 30-1. Eine Ausgangsanschlußbank 30-0 ist in einigem Abstand von der ersten Bank dargestellt, mit ihr jedoch durch eine parallele Zweigleitung 30-4 verbunden. Die elektrischen Verbindungen (Kopplungen) zwischen den beiden Bänken erfolgen durch eine elektrische Koppeleinrichtur.g 30-6. Jede? Anschlußpaar, z. B. die Anschlüsse 10, sind gleichzeitige Eingabe- und Ausgangsanschlüsse für eine Zweiweg-Signalübertragung, wie beispielsweise in einem konventionellen Telefonsystem. Die elektrische Koppeleinrichtung 30-6 wird durch die Steuerschaltung 40 unter Steuerung einer Datenzentraleinheit oder des Steuergerätes 42 gesteuert. Die Steuerschaltung 40 steuert auch ein Dienstmodul 44, welches die Rufzeichen, Wählzeichen, Besetztzeichen und dergleichen liefert. Ein Zifferempfänger 46 übersetzt empfangene Ziffernsignale in Steuersignal,, die an die Steuerschaltung40 angelegt werden. Außer den Telefonleitungen können auch andere Signalverarbeitungsgeräte angeschlossen werden, wie beispielsweise ein Sprachausgabesystem mit einer Sprachausgabesteuerschaltung 48, die darstellungsgemäß mit den Schaltungsanschlüssen 50 gekoppelt ist.

Ein typischer Verbindungsweg zwischen Eingangsund Ausgangsanschlüssen ist in Fig. 2 gezeigt. Ein konventioneller Zweidraht-Vierdraht-Umsetzer 60 ist mit einem Paar Übertragungsleitungsanschlüssen 62 verbunden. Die Übertragung in der einen Richtung erfolgt durch eine mit einem Paar nicht symmetrischer Anschlüsse 64 verbundene Schaltung, und die Übertragung in der anderen Richtung erfolgt durch eine Schaltung, die mit einem Paar symmetrischer Anschlüsse 66 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist eine andere Umsetzerschaltung 70 vorgesehen für eine Zweirichtungs-Übertragung und hat nicht symmetrische Anschlüsse 74 und ein Paar symmetrische Anschlüsse 76. Die Übertragung in der einen Richtung erfolgt durch die dargestellte Schaltung, und die Übertragung in der anderen Richtung wird durch eine andere ähnliche Schaltung vorgenommen, die die Anschlüsse 74 und 66 verbindet. Für die Übertragung von Signalen mit Tonfrequenz wird eine Schalteranordnung mit den Schaltern 80-0 und 80-1 in die obere Stellung geschaltet, so daß einer der Eingangsanschlüsse 64 mit einem Eingangsanschluß 82 der elektrischen Koppeleinrichtung und einer der Anschlüsse 76 mit den Ausgangsanschlüssen 86 der elektrischen Koppeleinrichtung verbunden ist, die wiederum an den Ausgang der Abtast- und Halteschaltung 84 angeschlossen ist. Die Anschlüsse 82 und 86 stellen jeweils einen von mehreren derartigen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen der elektrischen Koppeleinrichtung dar. Zur Datenübertragung wird die Schalteranordnung 80 in die untere Stellung geschaltet, um die Datenschaltungen 88-1 und 88-0 in den gesamten, außerhalb der elektrischen Koppeleinrichtung liegenden Stromkreis einzuschieben.

An den Eingangsanschlüssen 82 erscheinende amplitudenmodulierte Signale werden an die Sammelleitung 90 angelegt, die nur eine aus einer Anzahl derartiger Sammelleitungen in der elektrischen Koppeleinrichtung ist, und zwar durch ein gesteuertes Schaltelement, welches hier als Feldeffekttransistor (FET) 92 dargestellt ist. Eine Verstärkerschaltung 94 wird je nach Anforderung zwischengeschoben. Die Signalspannung an der Sammelleitung 90 wird durch einen weiteren FET 96 und eine Abtast- und Halteschaltung 84 an den Ausgangsanschluß 86 übertragen. Die durch die FETs 92 und 96 dargestellten Signalschaltglieder werden geöffnet und geschlossen aufgrund von Rechteckspannungen von der Steuerschaltung 40', an die ein Zug von Taktimpulsen von einer Taktimpuls-Generatorschaltung 100 durch die Anschlüsse 102 angelegt wird. Die Steuerschaltung 40' ist entweder eine verdrahtete Schaltung, eine von

i" Hand einstellbare Schaltung oder vorzugsweise eine durch eine programmierte Datenverarbeitungseinheit 42' gesteuerte Schaltung, die auch den Taktimpuls an die Anschlüsse 102 liefern kann. Die Ausgangs-Rechteckwellenspannungen werden durch die Steu-

r> erschaltung 40' an die Anschlüsse 104,106 und 108 gehefert. Die ersten beiden Anschlüsse sind mit den Feldeffekttransistoren 92 bzw. 96 verbunden. In einer solchen elektrischen Koppeleinrichtung zeigt die Sammelleitung 90 eine große kapazitive Reaktanz ge-

-'<> genüber einem Knotenpunkt mit festem Referenzpotential. Diese kapazitive Reaktanz ist durch eine gestrichelt gezeigte Kapazität 110 dargestellt. Es wird für wünschenswert erachtet, die Kapazität 110 periodisch zu entladen, um nicht von einer zufälligen Ein-

-'"> stellung der Spannung über der Kapazität durch die angeschlossenen Bauelemente der Schaltung abhängig zu sein. Daher ist zwischen die Sammelleitung 90 und den Referenzpotentialpunkt, der hier als Erde dargestellt ist, ein weiterer Feldeffekttransistor 112

ι» gelegt, der zu entsprechenden Zeiten von einer am Anschluß 108 der Steuerschaltung 40' erscheinenden Rechteckwelle gepulst wird. Während die wesentlichen Punkte der erfindungsgemäßen Einrichtung in diesem Beispiel eines Schaltungsaufbaus für die Si-

Γ) gnalübertragung in einer Richtung gezeigt werden, sind weitere Einzelheiten der Fig. 3 zu entnehmen. In Fig. 3 sind der Klarheit halber nur Verbindungen für die Schaltung von Telefon-Tonsignalen gezeigt. Die Anordnung ist für Zweirichtungs-Tonsi-

Ki gnalübertragung zwischen den Leitungsanschlüssen 10' und 28' gezeigt. Die Verstärkerschaltungen 121, 122,123 und 124 sind als Zweidraht-Vierdraht-Umsetzerschaltungen ausgebildet und zeigen, daß die elektrische Koppeleinrichtung im wesentlichen ein

4> Vierdraht-Netzwerk ist, von dem eine Ader auf einem festen Bezugspotential liegt, welches hier als Erde dargestellt ist. Diese Anordnung ist ein Beispiel für eine Schaltmatrix mit 128 Anschlüssen, die auch verkleinert oder erweitert werden kann. Die Schaltung

■>o läßt sich leicht in konventioneller Halbleiterstruktur ausführen; acht Eingangsschaltchips, von denen jedes 16 FET-Analogschalter aufweist, sind z. B. in zwei Gruppen von je acht Schaltern mit je einem gemeinsamen Ausgangsknotenpunkt verbunden. Die Matrix-

>^r> eingangsanschlüsse 130-0, 130-1... 130-127 können durch die Feldeffekttransistoren 132-0, 132-1... 132-7 mit 16 Knotenpunkttreiberschaltungen 134-0, 134-1... 134-15 wahlweise verbunden werden. Analoge Abtastwerte der Eingangssignale werden auf 16

M) Sammelleitungen 140-0, 140-1... 140-15 multiplex geschaltet. Anstatt einer werden 16 Sammelleitungen vorgesehen, um die Gesamtbandbreite der Matrixkoppeleinrichtung gemäß obigen Ausführungen bzw. nachfolgender genauerer Erklärung zu vergrößern.

h-i Die Schaltung enthält auch 16 Ausgangschips, von denen jedes acht Sätze von FET-Analogschaltern zur wahlweisen Verbindung mit den 16 Sammelleitungen aufweist, die die doppelten Abtast- und Halteschal-

tungen speisen. Bei den obenerwähnten acht Eingangschips und 16 Ausgangschips braucht die Matrixkoppeleinrichtung mit 128 Anschlüssen insgesamt nur 24 Schaltchips. Signale auf den 16 Sammelleitungen 140-0, 140-1, ...140-15 werden durch die FET-Schalter 146-0-0,146-0-1,... 146-127-15 in 128 Abtast- und Halteschaltungen 148-0 und 148-00,148-1 und 148-10,... 148-1270 übertragen, die zu den Ausgangsdoppelanschlüssen 150-0, 150-1, ...150-127 führen. Die doppelten Abtast- und Halteschaltungen sollen eine gemeinsame Störungabweisung bewirken, um die durch die Stromversorgung und den Abtastschalter hervorgerufenen Störungen zu annullieren.

Die Ausgabe-Feldeffekttransistoren 146-0, 146- 0-1,... 146-127-15 verbinden die Sammelleitung zur Abtastzeit mit den Leitunger. 164-0, 164-1, ...164- 127. Die Abtastschalter, bestehend aus den Feldeffekttransistoren 152-0 und 152-00, 152-1 und 152- 10,... 152-127 und 152-1270, isolieren die Leitungen 164-0,164-1,.. .164-127 und die Abtast- und Halteschaltungen 148-0 und 148-00, ...148-127 und 148- 1270, wenn keine Abtastung erfolgt. Außerdem sind Abschirmschaltelemente, bestehend aus den Feldeffekttransistoren 156-0,156-1,... 156-127 gezeigt, die die Leitungen 164-0,164-1,. .164-127 mit der Erdsammelleitung 140-G direkt verbinden. Diese Abschirmschaltelemente sind nur geöffnet, wenn ein entsprechendes Ausgangsschaltelement \46-X-X und ein Abtastschaltelementenpaar 152-A' geschlossen sind, d. h. die direkte Erdverbindung wird nur während der Ausgabeabtastung aufgehoben. Die Inverterschaltungen 154-0,154-1,... 154-127 sind mit den Steuerspannungsanschlüssen für die Abtastschaltelementpaare 158-0. 158-1 ...158-127 verbunden, um eine reziproke Koppelwirkung zu erreichen. Die Schaltelemente 160-0, 160-1, ...160-15 zur Entladung der Sammelleiter-Kapaizitäten und die entsprechenden Steuerspannungsanschlüsse 162-0, 162-1, .. 162-15 vervollständigen die Schaltung. Abgesehen von den Abtastzeiten, dient die Impedanz des unterbrochenen Ausgabestromkreises und der Abfrageschäiteiemenie zuzüglich der Impedanz des geschlossenen Kreises der Abschirmschaltelemente dazu, das Übersprechen und die Störungen von den aktiven Sammelleitungen zu reduzieren. Eine Zweirichtungs-(Duplex)-Verbindung verlangt zwei separate Wege durch die Koppelmatrix. Die Zweidraht-Vierdraht-Umsetzer für die beiden sprechenden Teilnehmer dienen zum einen als zwei Eingänge für die Schaltmatrix sowie zum anderen als zwei empfangende Differentialverstärker für die beiden betroffenen Schaltwege.

Fig. 4 zeigt in einem Funktionsdiagramm ein Beispiel der in Fig. 1 gezeigten und zusammen mit der in Fig. 3 gezeigten Koppeleinrichtung verwendeten Steuer schaltungen. Die Einrichtung ist sowohl für die Sprachübertragung als auch für die Übertragung digitaler Daten ausgelegt. Konventionelle Telefonapparate, entweder mit Drehwählscheibe oder mit Tastenwahleinrichtung, werden z. B. über ein Leitungspaar angeschlossen. Digitale Datenstationen werden in ähnlicher Weise angeschlossen.

Die Schaltung für die in Fig. 3 gezeigte und oben beschriebene Schaltmatrix ist vorzugsweise in eine Anzahl von Halbleiterchips unterteilt, mit einer Steuerlogikschaltung für jedes einzelne Chip und mindestens (gemäß Darstellung in Fig. 4) einem zusätzlichen gemeinsamen Steuerlogik-Chip. In der nachfolgenden Beschreibung ist nur jeweils eine Funktionseinheit dargestellt und beschrieben.

Gemäß der obigen Beschreibung geben FET-Analogschalter und Zeitmultiplexschaltungen Abtastwerte von jedem von mehreren Eingangssignalen auf eine gemeinsame Sammelleitung und verteilen diese Abtastwerte danach wieder als entsprechende vielfache Ausgangssignale. Jeder Abtastwert ist eine impulsamplitudenmodulierte Darstellung des entspre-

'<· chenden Eingangssignalpegels. Da alle beliebigen Amplitudenwerte zur Verfügung stehen, gibt es keine Quantisierungsstörung.

Für die Rekonstruktion eines hochwertigen Sprachsignals durch Abtast- und Halteschaltungen auf

ι ^ der Ausgangsseite der Koppeleinrichtung, ohne Ein- ~— -·*«<.£ Il ^/τν· ·»«»« ·*·*^4 vvmi· ■*«·«*■ ·*»**Ια** Λ ■ ■(. #ν> nncil 1 #*a rt « r\n

gCLIlgaillld UIIg UHU Hill llimiilicxi^i nuogaiigjinlviuiig und mit digitaler Breitbandübertragung auf demselben Schaltweg, ist eine Basis-Abtastfrequenz von 32 kHz ausreichend. Diese Abtastfrequenz läßt sich

-·) mit parallelen Schaltelementen erreichen, die die mil der gegenwärtig verfügbaren Feldeffekttransistor-Technologie mögliche Grundleistung verbessern Eine noch höhere digitale Bandbreite kann dynamisch jedem Kanal auf Bedarfsbasis durch das Steuergerät zugeordnet werden. Das Steuerprogramm ordnel dann jeweils weitere Zeitlagen denjenigen Verbindungen zu, die eine noch höhere als die Grundbandbreite benötigen. (Als Zeitlage wird der einem Abtastintervall zugeordnete Zeitabschnitt bezeichnet.)

«ι Für die digitale Übertragung stellt ein ideales Schaltelement eine Gleichstromverbindung zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen dar, und das Schaltelement selbst ist bis zur üblichen Obergrenze der Bitfrequenz »transparent«. Durch Impulsampli-

J 3 tude werden sowohl die Phasen- als auch die Übergangsinformation durch die Zeitmultiplex-Koppeleinrichtung übertragen, so daß ein digitales Eingangssignal am Ausgang reproduziert werden kann. Die Ausgabe ist notwendigerweise um den festen Betrag

w einer Abtastperiode verzögert; das Schaltelement ist jedoch anderweitig transparent.

Ein Datenverarbeitungs-Steuergeräl 42" wird zum Verbinden und Trennen der Schaltungen und zui Ausführung aller Sonderfunktionen eingesetzt, die 5 man von einer modernen elektronischen Nachrichtenvermittlung erwartet. Schnittstellenschaltunger sind eingebaut zum Weiterleiten der Wählziffern und der Steuersignale in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und zur Identifikation der Zeitlagen. Eine Lei-

tungstrennschaltung ist vorgesehen zum Schutz des elektronischen Gerätes vor Hochspannungssignaler auf der Leitung und vor Übergängen. Das System ist ausgelegt für die Benutzung von Überwachungsschaltun°en für Gabelumschalter-, Wählscheiben- und Tastenimpulssignale.

Das gemeinsame Chip enthält ein Zeitlagerregistei 170, ein Bandbreitenregister 172, ein Sammelleitungsregister 174 und ein Befehlscoderegister 176 sowie ein Anschlußadressenregister 178, die alle mi) . 60 dem Datenverarbeitungs-Steuergerät 42" gekoppelt sind. Ein 7-Bit-Zähler 180 und eine Vergleicherschaltung 182 sind ebenfalls auf diesem gemeinsamen Chip vorgesehen. Der Zähler 180, der entweder synchron mit den Zählern auf den Matrixchips läuft oder dieser . 65 etwas voreilt, kennzeichnet die jeweilige Zeitlage. Das Befehlscoderegister 176 und das Anschlußadreßregister 178 bieten dem Steuergerät 42" die Möglichkeit, die entsprechende Befehlsangabe und Anschluß-

adresse an die Schaltmatrixchips zu senden. Die anderen Register 170,172 und 174 auf dem gemeinsamen Chip werden wahlweise mit dem Vergleicher 182 so verbunden, daß bei Übereinstimmung des laufenden Zählwertes mit dem betreffenden Registerinhalt ein Chipwahlsignal auf Leitung 220 an eines der Schaltmatrixchips gesendet wird, wodurch der Zahlenwert vom Zähler 190 in das entsprechende Anschlußregister 194,196 oder 188 geladen wird. Der Steuercomputer 42" ist so ausgelegt, daß er angibt, welches von mehreren Matrixchips das Chipwahlsignal auf Leitung 220 empfangen soll. Weiterhinenthält jedes Schaltmatrixchip eine Anschlußadressen-Decodierschaltung 184, eine Befehlscodierschaltung 186, eine z-Bit-Zählschaltung 190 und für jeden Anschluß auf dem r> Schaltinatrixchip ein Bandbreitenregister 188, eine Vergleicherschaltung 192, eine Zeitlageregister 194 und, nur für Ausgangsschaltchips, ein Sammelleitungsregister 196 mit einer Decodierschaltung 198 und Torschaltungen 198-0, 198-1 usw. Ein Unterschaltkreis für die Steuerschaltung ist ebenfalls auf jedem Matrixchip angeordnet und umfaßt ein UND-Glied 202, ein ODER-Glied 204, ein bistabiles Kippglied 206 und ein weiteres UND-Glied 208 für jeden verbundenen Anschluß, um durch Anheben der Spannung ein Verbindungssteuersignal abzugeben. Nur auf Eingangsschaltchips liefert ein Inverter 218 elektrische Entladesteuerimpulse für die Sammelleitungskapazität zwischen je zwei Zeitmultiplex-Taktimpulsen an die Schaltmatrix. Die Anschlüsse 236-0 3d bis 236-127 der UND-Schaltungen sind mit den Klemmen 136-0 bis 136-27 der Eingangs-Feldeffekttransistoren 132-0 bis 132-127 verbunden. Die Anschlüsse 262-0 bis 262-15 sind mit den Anschlüssen 162-0 bis 162-15 der Entlade-Feldeffektiransistoren 3-, 160-0 bis 160-15 verbunden. In der Praxis beträgt die Entladezeit ungefähr V₁₀ des Abtastintervalls. Die Anschlüsse 248-0-0... 248-127-15 der Sammelleitungs-Decodierschaltung sind mit den Anschlüssen 168-0-0... 168-127-15 der Sammelleitungs-Verbindungs-Feldeffekttransistoren 146-0-0... 146-125-15 verbunden, und die Anschlüsse 258-0... 258-127 sind mit den Anschlüssen 158-0... 158-125 der FET-Abtastschalter-Paare verbunden. Andere Decodieranordnungen können natürlich ebenso benutzt werden.

Ein 7-Bit-Zähler 190 ist auf jedem Chip vorgesehen, um die Anzahl von Schaltungen zu reduzieren, die benötigt werden, um die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse auf jedem Chip zu verbinden. Die Ausgabe des Zählers 190 ist die Zeitlage-Kennzahl I.D. Wenn mehr Anschlußstifte auf jedem Chip möglich wären, könnten diese sieben Zählerbits von einer externen Quelle, wie beispielsweise dem Zähler 180, an die Chips verteilt werden. Einrichtungen zur Rücksiellung aller Zähler sind vorgesehen, so daß die Zähler auf allen Chips im System synchronisiert werden können. Drei Datenleitungen vom Befehlscoderegister 176 zur Decodierschaltung 186 ermöglichen eine selektive Steuerung für die verschiedenen Anschlüsse. Ein Steuersignal am Chipwahlleitungsanschluß 220 t,c schaltet die Befehlsdecodierung 186 auf dem gewählten Chip (oder auf mehreren gewählten Chips) ein. Vier Adreßleitungen vom Anschlußadreßregister 178 bezeichnen den Anschluß auf dem gewählten Chip (oder auf mehreren gewählten Chips), für den die b5 Operation wirksam sein soll. Der 7-Bit-Zähler 190, der Befehlsdecodierer 186 und der Anschlußadreßdecodierer 184 sind allen Anschlüssen auf demselben Matrixchip gemeinsam. Für jeden einzelnen Anschluß sind individuelle Schaltungen für die nachfolgend aufgeführten Funktionen vorgesehen. Ein 7-Bit-Zeitlageregister 194 hält die Zeitlagezuordnung, bis eine neue Zuordnung erfolgt. Dieses Register 194 wird durch Steuerungen geladen, die die Anschlußadreßdecodierschaltung 184 auf die Adresse des gewünschten Anschlusses setzen, Die Befehlsdecodierschaltung 186 auf den Code »Zeitlage zuordnen«, und die die Chipwahlleitung 220 einschalten, wenn der 7-Bit-Zähler 190 eine Zahl enthält, die gleich der Zeitlage-Kennzahl ist, die zugeordnet werden soll. Die 7-Bit-Vergleicherschaltung 192 vergleicht dauernd den im Zeitlageregister 194 gespeicherten Wert mit dem Wert im 7-Bit-Zähler 190. Ein 3-Bit-Bandbreitenregisier 188 hält die Bandbreiienzuordnung, bis eine neue Zuordnung erfolgt. Dieses Register wird geladen, indem man als Anschlußadresse die Adresse des betreffenden Anschlusses einsetzt, den Befehlscode »Bandbreite setzen« eingibt und das Signal auf der Chipwahlleitung 220 aktiviert, wenn die wertniederen drei Bits im 7-Bit-Zähler 190 gleich dem Codewert der gewünschten Bandbreite sind. Ein Bandbreitencodewert von Null bewirkt einen vollen 7-Bit-Vergleich, so daß der Inhalt des Zeitlageregisters und der Zählerinhalt nur einmal für jeden vollen Umlauf von 128 Zeitlagen gleich sind, wodurch sich eine Abtastfrequenz von 8 kHz ergibt, wenn man eine Frequenz von 1 Megahertz des Taktgebers 102' annimmt. Ein Bandbreitencodewert von 1 schaltet nur die sechs wertniederen Bits des Vergleichers 192 ein, so daß die betreffenden Zahlen pro Umlauf des Zählers zweimal gleich sind, oder einmal alle 64 Zeitabschnitte, wodurch sich eine Abtastfrequenz von 16 kHz ergibt. Die anderen sechs möglichen Bandbreitencodewerte schalten progressiv immer weniger Bits des Vergleichers 192 ein und liefern so Bandbreiten von 32, 64, 128, 256, 512 oder 1024 kHz. Das 4-Bit große Sammelleitungsregister 196 hält die Sammelleitungszuordnung, bis eine Neuzuordnung erfolgt. Dieses Register ist nur für den Chip für die Ausgabeschaltmatrizen vorgesehen, da die Chips für die Eingabeschaltmatrix keine Sammelleitungswahlfunktion ausführen, sondern permanent mit einer bestimmten, vorher zugeordneten Sammelleitung verdrahtet sind. Dieses Register wird geladen, indem als Anschlußadresse die Adresse des betreffenden Anschlusses, als Befehlscode der Code für »Sammelleitung auswählen« eingesetzt wird und indem die betreffende Chipwahlleitung 220 aktivert wird, wenn die wertniederen vier Bits des Zählers 190 gleich dem Codewert der gewünschten Sammelleitung sind. Das Sammelleitungsregister 196 speist einen Decodierer 198 mii Io Ausgängen, der eine statische Auswahl des zu benutzenden Sammelleitungsschalters 146- X- X trifft. Diese statische Auswahl wird durch einen Vergleicher der Zeitlage-Kennzahl und des Zählwertes beim »EIN«-Zustand des Kippgliedes 206 und mit einer Feintaktierung so getroffen, daß das Sammelleitungs-Auswahlschaltelement 148- X-X nur während der zugeordneten Zeitlagen geschlossen ist. Das bistabile Kippglied 206 schaltet die Schaltelemente so lange ein, wie die Verbindung zu halten ist. Das bistabile Kippglied 206 wird auf »EIN« geschaltet, wenn während irgendeiner Taktperiode die Steuerungen als Anschlußadresse die des gewünschten Anschlusses einsetzen, als Befehlscode den Code für »Verbinden« und außerdem die betreffende Chipauswahlleitung

220 aktivieren. Hierbei handelt es sich insofern um eine unmittelbare Operation als der Wert des Zählers 190 keine Rolle spielt. Das Kippglied 206 wird zurückgestellt, wenn der Befehlscode für »Trennen« eingesetzt ist und die anderen beiden Leitungen wie oben angegeben eingestellt sind. Auf den Eingangschips dagegen wird das »Verbindungs«-Kippglied 206 dadurch zurückgestellt, daß die Steuerungen den »Löschen«-Befehlscode eingeben und die Chipauswahlleitung während einer Taktperiode aktivieren, in welcher der Zählwert im 7-Bit-Zähler 190 gleich der Kennzahl der Zeitlage ist, für die die Löschung erfolgen soll. Alle Kippglieder 206 auf den ausgewählten Chips werden beim Empfang des entsprechenden Signals zurückgestellt, wenn die zugehörige Vergleicherschaltung 192 durch ihr Ausgangssignal Gleichheit anzeigt. Dadurch lassen sich alle einer bestimmten Sammelleitung und einem Zeitabschnitt zugeordneten Eingangsschalter gleichzeitig zurückstellen. Diese Funktion ist zur Vermeidung unerwünschter Ergebnisse vorsichtig zu handhaben. Wenn z. B. die beiden Ausgang.'isammelleitungen von einem Chip nicht miteinander verdrahtet sind, sondern statt dessen zwei separate Sammelleitungen benutzt werden, trennt ein Löschbefehl an dieses Chip die die betreffende Zeitlage benutzenden Anschlüsse bei beiden Sammelleitungen, weil die Chipwahl allen Anschlüssen auf dem Chip gemeinsam ist. Die Löschfunktion ist auf die Ausgangsmatrixchips nicht anwendbar, weil jeder Anschluß einer der sechzehn Sammelleitungen zugordnet werden kann und die Steuerungen den Anschlüssen nicht mitteilen können, für welche Sammelleitung die Löschung gilt. Die Zählerrückstellfunktion wird ausgeführt, wenn die Steuerungen den Befehlscode »Rückstellen« setzen und die Chipwahlstellung während irgendeiner Taktperiode auf »EIN« schalten. Der Zähler geht unmittelbar auf seinen Nullwert zurück, genauso als ob er am Anfang der laufenden Zeitlage von dem Stand lauter Einser» auf lauter Nullen weitergeschaltet worden wäre. Diese Funktion ist notwendig, um die Zähler bei Betriebsbeginn (Stromeinschaltung) zu synchronisieren, und zu jeder Zeit während des normalen Betriebes die Synchronisation wieder herzustellen oder zu garantieren. Die durchschnittliche Verzögerung bei Zuordnung einer 7-Bit-Zeitlagekennzahl beträgt 64 Zeitlagen. Diese Verzögerung tritt nur beim Aufbau von 8-kHz-Verbindungen auf. Für Zuordnung höherer Bandbreite werden die werthohen Bits des Zeitlageregisters ignoriert. Demzufolge spielt es keine Rolle, welche Bitkombination in ihnen gespeichert ist, und das Zeitlageregister kann geladen werden, sobald die signifikanten Bits des 7-Bit-Zäh!ers den gewünschter! Wert erreichen. Dadurch kann die Verzögerung bei der Zeitlage-Zuordnung für Verbindungen mit hoher Bandbreite wesentlich reduziert werden.

Die nachfolgende- Tabelle zeigt die verschiedenen Möglichkeiten der Zuordnung der Gesamtbandbreite von 16 Megahertz zu den verschiedenen Abtastfrequenzen. Ein System, in dem beispielsweise jedem Benutzer 32 kHz zugordnet werden, hat pro Sammelleitung 32 Kanäle zur Verfügung. Wenn im System einem Viertel der Anschlußteilnehmer das gleichzeitige Sprechen möglich sein soll, dann können 128 Anschlüsse pro Sammelleitung, also 2048 in der ganzen Vermittlung ausgeführt werden. Als weiteres Beispiel zeigt die oberste Zeile der Tabelle 1 die Möglichkeit von 2048 Anschlußteilnehmern, die alle gleichzeitig sprechen (nicht blockierende Vermittlung), wenn eine Abtastfrequenz von 8 kHz für alle Kanäle benutzt wird.

	Abtast	Tabelle	1	Kanäle	Benut
Band	frequenz	Kanäle	ins	zungsart
breiten		je Sam	gesamt
code		mel
	8	leitung	2048	Modem
0	16	128	1024
1	32	64	512	Sprache
2	64	32	256
3	128	16	128
15 4	256	8	64
5	512	4	32
6	1024	2	16
7	1

2» Das Konzept paralleler Sammelleitungen gestattet eine große Beweglichkeit in der Konstruktion. Wie in Tabelle II gezeigt ist, kann man, ausgehend von einer gegebenen Grund-Schaltkapazität, durch Erhöhung der Anzahl von Sammelleitungen Koppelein-

2^r> richtungen höherer Leistung verwirklichen, wobei man schließlich die Leistung und Kosten von Raumvielfach-Koppeleinrichtungen erreicht.

^!" Anzahl
Sammelleitungen

Tabelle II

Grund-Bandbreite

Gesamt-Bandbreite

8 kHz

16 kHz

32 kHz

64 kHz

128 kHz

256 kHz

1 MHz

2MHz

4MHz

8MHz

16MHz

32MHz

Bei einer Abtastfrequenz von 32 kHz ist nur geringfügige oder keine Filterung erforderlich für eine hochwertige Sprachübertragung. Die verfügbare digitale Bandbreite ist vorteilhaft für digitale Anschlußgeräte.

Fig. 5 zeigt die harmonische Beziehung der Taktimpulszüge, die zur Abtastung für verschiedene Bandbreiten ausgewählt sind. Die Grundrate wird dargestellt durch eine Kurve 270. Das nächstbreitere

,(] Band erhält man durch die Abtastfrequenz der Harmonischen, dargestellt durch eine Kurve 272. Die Kurven 274, 276 und 278 schreiten in der Abtastfrequersz und damit in der übertragbaren Bandbreite um den Faktor 2 nach oben fort. Wenn die Kurve 270

γ-, einem Modemband mit 8 kHz entspricht, dann entspricht die Kurve 274 einem Sprachband mit 32 kHz usw.

Die Signalübertragung von nicht gewählten Eingangsanschlüssen auf eine gemeinsame Sammellei-

bo tung ist kein großes Problem wegen der sehr hohen Impedanz der FET-Schaltelemente im offenen oder nicht leitenden Zustand und der niedrigen Impedanz der Sammelleitung mit ihrer großen Kapazität gegen Erde und dem zugehörigen Eingangstreiber mit nied-

b5 riger Impedanz.

Die Restladung auf der Sammelleitungs-Erdkapazität ist eine mögliche Quelle für das Übersprechen von einer Zeitlage zur nächsten. Dieser Effekt ist

grundsätzlich klein, weil die Sammelleitungskapazität während jeder Zeitlage voll aufgeladen werden soll, um einen Durchschaltverlust zu vermeiden. Bei Bedarf kann jedoch der Entladeschalter 160- X betätigt werden durch einen Schaltimpuls, der komplementär ist zu dem an die Anschlüsse 136-0... 136-127 angelegten Schaltimpuls, um alle Sammelleitungskapazitäten in einem kurzen Zeitraum am Anfang einer jeden Zeitlage voll zu entladen. Wenn z. B. der Widerstand aes geschlossenen Entladeschalters V₈ des Widerstandes eines Eigangsschalters beträgt, dann ist die Zeitkonstante des Entladekreises nur V₈ der Zeitkonstante des Ladekreises, so daß nur V₉ der Periode für die Entladung benötigt wird. Wenn die Entladeperiode 10 RC beträgt (worin R der Widerstand des geschlossenen Entladeschalters und C die Sammelleitungskapazität ist), dann beträgt das Verhältnis der Restspannung zur Signalspannung 86 db.

Der Durchschaltverlust aufgrund der Umwandlung des Eingangssignals in ein Impulsamplitudensignal auf einer gemeinsamen Sammelleitung läßt sich durch volle Ladung der Sammelleitungs-Kapazität vermeiden. Eine 10-ÄC-Ladeperiode mit der Null-Spannungsvernetzung des FET-Schalters hält diesen Verlust bei 0,0004 db. Enge Verstärkungstoleranzen für

die Anschlußverstärker 121, 122, 123 und 124 sind ebenfalls erwünscht.

Die Eingangsschalter-Störsignale resultieren aus den Schaltglied-Signalübertragungen, die durch die Schaltgliedkapazitätselemerte auf die Sammelleitungen gekoppelt werden. Darin liegt jedoch kein Problem, wenn die Ausgabetastung erfolgt, nachdem der Signalübergang infolge Schalterschließens abgeklungen ist, bevor der Signalübergang infolge Schalteröffnung beginnt.

Die Signalübertragung von den Sammelleitungen zu nicht gewählten Ausgängen ist kein großes Problem wegen der hohen Impedanz beim offenen Ausgangsschalter, und weil der Abtastschalter in Koordination mit dem Ausgabeschalter so betätigt wird, daß eine solche Übertragung verhindert wird. Zu allen anderen Zeiten ist er geöffnet, so daß der Weg von der Sammelleitung zum Ausgangsverstärker über zwei offene FET-Schalter mit geerdeter Mittelverbindung verläuft. Während der Zeit, in der der Ausgabeschalter geschlossen ist, verhindert die niedrige Impedanz der gemeinsamen Sammelleitung zusammen mit dem zugehörigen Treiber die Signalübertragung von den anderen fünfzehn Ausgangsschaltern für denselben Anschluß.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zeitmultiplex-Vermittlungsanordnung mit einer Koppeleinrichtung für Sprech- und Datenverkehr, mit einer Vielzahl von in Gruppen zusammengefaßten Eingangsanschlüssen und einer Vielzahl von Ausgangsanschlüssen, mit mindestens einer Multiplex-Sammelleitung, sowie mit ersten Schalterelementen, die in übertragungs- ι ο pausen die Multiplexsammelleitung an Erde legen (entladen), gekennzeichnet durch eine auf Referenzpotential (Erde) liegende zusätzliche Sammelleitung (G), durch zweite (152-0) und dritte 152-00) Schalter, welche jeweils die Samnielleitung (ζ. B. 0) und die zusätzliche Sammelleitung (G) mit einem zweidrähtigen Ausgang (Ϊ50-0. 150-00) verbinden, sowie durch einen vierten Schalter (156-0), der zwischen den beiden sammefleitungsseitigen Eingängen der zweiten -'o und dritten Schalter liegt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranschlüsse der zweiten und dritten Schalter direkt miteinander verbunden sind (Steuerungspunkt 158-0) und der r> Steueranschluß des vierten Schalters mit diesem Verbindungspunkt über einen Inverter (154-0) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eingangsanschlußgruppe x> mit einer eigenen Multiplex-Sammelleitung verbunden ist, daß alle Multiplexieitungen über erste Schalterelemente (160-0 bis 160-15) mit Referenzpotential verbunden sind, und daß jeder Eingang eines zweiten Schalters (164-0) mit jeweils r> einem fünften Schalter (146-0-0 bis 146-0-15) mit jeweils einer der Sammelleitungen verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schalterelemente als Feldeffekttransistoren ausgeführt sind und daß die ge- -tu samte Schaltmatrix in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt ist.