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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnittstelle
für den Zugang zu einem Träger synchroner Übertragung in
einem verteilten Vermittlungsnetz in Sende- und
Empfangsrichtung.
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Die Erfindung ist insbesondere auf ein mehrere
Dienste anbietendes verteiltes Vermittlungsnetz anwendbar,
das einen Verkehr im synchronen Schaltungsmodus und im
synchronen oder asynchronen Paketmodus bewältigen kann und
das im Kern einen Übertragungsträger enthält, der im
Zeitmultiplex mehreren verschiedenen Stationen zur Verfügung
steht. Dieses Netz hat folgende Eigenschaften:
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- Der Übertragungsträger ist ein synchroner Träger, der in
sich wiederholenden Rahmen strukturiert ist, die ihrerseits
in Zeitintervalle und diese in Zellentakte unterteilt sind,
wobei letztere eine Nachrichteneinheit enthalten können, die
eine Zelle im Schaltungsmodus oder eine Zelle im
segmentierten Paketmodus sein kann.
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- Ein ideales Zeitintervall für den Zugang zum
Übertragungsträger im Paketmodus wird von einem zentralisierten
Ressourcen-Verwaltungssystem den verschiedenen Stationen
zugewiesen, die in diesem Netz miteinander verkehren.
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- In jedem Zellentakt und für alle Stationen erfolgt eine
Streitschlichtung bezüglich des Zugangs zum
Übertragungsträger, um einen Zugang zu diesem Träger gemäß abnehmenden
Prioritäten für Zellen im Schaltungsmodus, die in diesem
Augenblick in irgendeiner Station verfügbar sind, für Zellen
im synchronen segmentierten Paketmodus, die in diesem
Zeitpunkt in irgendeiner Station verfügbar sind, welche ein
ideales Zugangszeitintervall vor dem Zeitintervall mit dem
betrachteten Zellentakt besitzt, für Zellen im synchronen
segmentierten Paketmodus, die in diesem Zeitpunkt in der
Station verfügbar sind, deren ideales Zugangszeitintervall
das den betrachteten Zellentakt enthaltende Zeitintervall
ist, für Zellen im asynchronen segmentierten Paketmodus, die
in diesem Zeitpunkt in irgendeiner Station verfügbar sind,
deren ideales Zugangszeitintervall ein vor dem Zeitintervall
mit dem betrachteten Zellentakt liegendes Zeitintervall ist,
und für Zellen im asynchronen segmentierten Paketmodus, die
in diesem zeitpunkt in der Station verfügbar sind, deren
ideales Zeitintervall das den betrachteten Zellentakt
enthaltende Zeitintervall ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere
auf den Fall,
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- daß die Zellentakte ihrerseits in Bytetakte strukturiert
sind,
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- daß jede Station einen Verkehrskonzentrationspunkt
bezüglich mehrerer Benutzer bildet,
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- daß ein Bytetakt für den Zugang zum Übertragungsträger den
verschiedenen im Schaltungsmodus in diesem Netz verkehrenden
Benutzern durch das zentralisierte
Ressourcen-Verwaltungssystem zugewiesen wird,
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- daß für jede Station, die nach der Streitschlichtung
Zugang zum Übertragungsträger für einen bestimmten
Zellentakt erhalten hat, eine sukzessive Freigabe dieser Stationen
abhängig von den verschiedenen Bytetakten erfolgt, die den
verschiedenen an diese Stationen angeschlossenen Benutzern
für den Verkehr im Schaltungsmodus zugewiesen sind, oder
eine Freigabe nur einer Station für den Verkehr im
Paketmodus.
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Aus der Druckschrift EP-A-0 122 765 ist eine
Vorrichtung für den Zugang in Sende- und Empfangsrichtung zum
synchronen Übertragungsträger eines verteilten
Vermittlungsnetzes bekannt, das einen im Zeitmultiplex für verschiedene
Stationen wirksamen Übertragungsträger enthält, wobei jede
Station Mittel besitzt, um die zeitliche Lage entsprechend
den auf den Übertragungsträger zu schreibenden oder zu
lesenden Daten bestimmen. Außerdem ist aus der Druckschrift
Patent Abstracts of Japan, Vol. 6, No 92 (P-119) (970), 29.
Mai 1982 und JP-A-57 27 331 die Verwendung zweier Speicher
bekannt, die eine Anpassung zwischen dem Durchsatz auf einem
Datenbus einerseits und der Verarbeitungsgeschwindigkeit in
einem Endgerät durchführen können, das Daten auf diesen Bus
schreibt oder von ihm liest.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine
Schnittstelle für den Zugang in Sende- und Empfangsrichtung
zum synchronen Übertragungsträger eines verteilten
Vermittlungsnetzes, wobei das Netz einen im Zeitmultiplex
verschiedene Stationen bedienenden Übertragungsträger enthält und
jede Station Mittel zur Bestimmung der zeitlichen Lage der
auf dem Träger zu schreibenden oder zu lesenden Daten
besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie in jeder Station für
jede Übertragungsrichtung ein Paar von Speichern besitzt,
von denen jeweils einer in Sende- oder Empfangsrichtung zum
Übertragungsträger synchron mit der Präsentation der
zeitlichen Lage auf dem Übertragungsträger Zugriff hat, während
der jeweils andere unter Steuerung durch die Mittel zur
Bestimmung der zeitlichen Lage beschrieben oder gelesen wird
und umgekehrt, und daß an jeder Adresse der für den Zugang
in Senderichtung verwendeten Speicher, die einer zeitlichen
Lage auf dem Übertragungsträger entspricht, ein zusätzliches
Binärelement für eine Freigabe des Zugangs zum Träger in der
betreffenden Zeitlage gespeichert wird, wobei dieses
Binärelement unter Steuerung durch die Mittel zur Bestimmung von
zeitlicher Lage eingetragen wird.
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Andere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen
hervor.
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Figur 1 zeigt das Übersichtsschema eines Beispiels
eines verteilten Vermittlungsnetzes mit mehreren Diensten,
das eine erfindungsgemäße Schnittstelle verwendet.
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Figur 2 zeigt ein Beispiel des Aufbaus des
Übertragungsträgers in einem verteilten Vermittlungsnetz mit
mehreren Diensten, der eine erfindungsgemäße Schnittstelle
verwendet. Außerdem ist ein Beispiel für die
Verkehrszuweisung auf diesem Träger zu sehen.
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Figur 3 zeigt das Übersichtsschema einer Station
eines solchen Netzes.
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Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Schnittstelle in
einem solchen Netz.
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In Figur 1 ist eine Gruppe von n Stationen A, ... B
in einem verteilten Vermittlungsnetz zu sehen, die
miteinander über einen Übertragungsträger 1 verkehren, der
nachfolgend als Datenbus bezeichnet wird und im Zeitmultiplex
die verschiedenen Stationen bedient. Jede Station besteht
ihrerseits aus einem Konzentrationspunkt, der den Verkehr
von verschiedenen Benutzern A1, A2, ... B1, B2 ...
zusammenfaßt.
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Wie in Figur 2 zu sehen, ist dieser Datenbus ein
synchroner Bus, der in aufeinanderfolgenden Rahmen einer
Dauer TT strukturiert ist. Diese Rahmen sind ihrerseits in
verschiedene Zeitintervalle einer Dauer TIT unterteilt, die
wiederum in verschiedene Zellentakte einer Dauer TTC
unterteilt sind, während letztere in verschiedene elementare
Bytetakte einer Dauer TTO gegliedert sind.
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Jeder Zellentakt ist so dimensioniert, daß er
entweder eine Zelle im Schaltungsmodus oder eine Zelle im
segmentierten Paketmodus aufnehmen kann.
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Der von diesem Netz abgewickelte Verkehr kann von
einem der folgenden Typen sein:
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- synchroner Schaltungsmodus mit einem bestimmten und
zeitlich konstanten Durchsatz, beispielsweise 64 kbit/s für ein
Telefonmultiplex mit 32 Kanälen im PCM-Kode, wobei die von
diesem Telefonmultiplex übertragenen Sprachinformationen die
Zellen im Schaltungsmodus bilden,
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- synchroner Paketmodus mit unterschiedlichem und zeitlich
variablem Durchsatz, was beispielsweise für Informationen
gilt, die von Fernkopier-Endgeräten stammen,
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- asynchroner Paketmodus, was beispielsweise für
Informationen gilt, die aus Informatik-Endgeräten stammen.
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Unter Zellen im segmentierten Paketmodus versteht man
Fragmente von Paketen, die alle die Zieladresse dieses
Pakets und gleiche Dimensionen wie eine Zelle im
Schaltungsmodus besitzen.
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Eine Zelle im Schaltungs- oder Paketmodus ist
ihrerseits in Bytes gegliedert und jeder Bytetakt ist seinerseits
so dimensioniert, daß er ein solches Byte enthält.
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Die verschiedenen Bytes einer Zelle im
Schaltungsmodus sind den verschiedenen Benutzern des Netzes und damit
auch den verschiedenen Stationen, an die diese Benutzer
angeschlossen sind, über ein zentralisiertes Ressourcen-
Verwaltungssystem 2 nach Maßgabe des Auftretens und
Verschwindens der Nachrichten im Schaltungsmodus in diesem Netz
zugewiesen.
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Für jeden Zellentakt auf dem Datenbus werden die
Zellen im Schaltungsmodus bevorzugt übertragen, um einen
solchen Verkehr ohne Verzögerung abzuwickeln.
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Der Verkehr im Paketmodus bezüglich einer Station I
wird theoretisch in einem Zeitintervall ITi des Rangs i von
aufeinanderfolgenden Rahmen abgewickelt, das ideales
Zugangszeitintervall dieser Station genannt wird, und vorab
dieser Station durch das zentralisierte
Ressourcen-Verwaltungssystem 2 abhängig von der Kapazität des
Übertragungsträgers, von der in einem bestimmten Augenblick bereits
laufenden Übertragungen zugewiesenen Nennkapazität und von
der Nennkapazität zugewiesen, die für die Station
erforderlich ist, die Zugang zum Netz in diesem Augenblick verlangt,
so daß alle Verkehrswünsche entsprechend diesen Kapazitäten
ohne Verzögerung abgewickelt werden können.
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Eine Optimierung des Wirkungsgrads des
Übertragungsträgers wird außerdem erreicht, indem ein Überlaufen des von
einer Station kommenden Verkehrs im synchronen Paketmodus
auf Zellen von ursprünglich dieser Station nicht
zugewiesenen
Zeitintervallen im Fall von Verkehrsspitzen im
synchronen Paketmodus bezüglich der zugewiesenen Nennkapazität
vorgesehen wird und indem ein Auffüllen von durch den
synchronen Verkehr in verkehrsschwachen Zeiten nicht besetzten
Zellen durch den asynchronen Verkehr vorgesehen wird.
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In jedem Zellentakt erfolgt also für alle Stationen
eine Streitschlichtung bezüglich des Zugangs zum
Übertragungsträger, um einen Zugang zu diesem Träger gemäß
abnehmenden Prioritäten für in diesem Zeitpunkt in irgendeiner
Station verfügbare Zellen CSC im Schaltungsmodus, für in
diesem Zeitpunkt in irgendeiner Station mit einem
Zugangszeitintervall älter als das den betrachteten Zellentakt
enthaltende Zeitintervall verfügbare Zellen im segmentierten
synchronen Paketmodus PS(j), für Zellen im synchronen
segmentierten Paketmodus PS(i), die in diesem Augenblick in der
Station mit einem idealen Zugangszeitintervall gleich dem
diesen Zellentakt enthaltenden Zeitintervall verfügbar sind,
für Zellen im asynchronen segmentierten Paketmodus PA(j),
die in diesem Zeitpunkt in irgendeiner Station mit einem
idealen Zugangszeitintervall älter als das den betrachteten
Zellentakt enthaltende Zeitintervall verfügbar sind, und für
Zellen im asynchronen segmentierten Paketmodus PA(i), die in
diesem Zeitpunkt in der Station verfügbar sind, deren
ideales Zugangszeitintervall das Zeitintervall mit dem
betrachteten Zellentakt ist.
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Für jede Station, die aufgrund der Streitschlichtung
Zugang zum Übertragungsträger in einem bestimmten Zellentakt
erhalten soll, erfolgt dann eine sukzessive Freigabe dieser
Stationen abhängig von den verschiedenen ihnen zugewiesenen
Bytetakten für den Fall eines Verkehrs im Schaltungsmodus
bzw. erfolgt eine Freigabe einer einzigen Station während
des ganzen betrachteten Zellentakts im Fall eines Verkehrs
im Paketmodus.
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Nun wird anhand der Figur 3 der Aufbau jeder Station
eines solchen Netzes beschrieben. Diese Station enthält im
Kern einen Mikroprozessor 10, der mit einer gewissen Anzahl
von Elementen in Verbindung steht, nämlich:
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- einer Zeitbasis 11, die die Wiederholfrequenz der
Bytetakte, Zellentakte, Zeitintervalle und Rahmen auf dem Datenbus
liefert,
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- einer Synchronisationsverbindung 3, die der Station das
ideale Zugangszeitintervall in Senderichtung für den Fall
des Verkehrs im Paketmodus sowie die Zuweisungsbytetakte für
den Fall des Verkehrs im Schaltungsmodus liefert, wobei
diese Informationen von dem zentralisierten Ressourcen-
Verwaltungssystem 2 geliefert werden,
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- dem Datenbus 1, der der Station in den sog.
Signalisierungszellen die Bytetakte liefert, die der entsprechenden
sendenden Station im Fall eines Zugangs in Empfangsrichtung
und im Fall eines Verkehrs im Schaltungsmodus zugewiesen
sind,
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- einem Streitschlichtungsbus 4, der für die verschiedenen
Stationen gemeinsam vorgesehen ist,
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- einem Speicher 12, der für jeden Verkehrsmodus
spezialisierte Pufferregister enthält und mit dem Mikroprozessor
über ein Adressenwahlorgan 13 in Verbindung steht.
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Daten werden in diese Pufferspeicher durch einen
Kodierer-Dekodierer (Codec) für den Verkehr im
Schaltungsmodus oder durch ein Paketbildungsorgan 15 für den Verkehr
im Paketmodus eingeschrieben oder aus ihm ausgelesen.
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Diese beiden Elemente (Codec und Paketbildungsorgan)
sind bekannt und werden hier nicht nochmals beschrieben. Es
sei nur erwähnt, daß ein Paketbildungsorgan Daten in Pakete
zusammenfaßt, die sowohl die zu übertragenden Daten als auch
für ihre Beförderung erforderliche
Signalisierungsinformationen enthalten, und daß ein Kodierer verschiedene
Sprachbytes von verschiedenen an die betrachtete Station
angeschlossenen Benutzern zu einem PCM-Telefonmultiplex
zusammenfaßt, wobei die Signalisierungsinformationen getrennt von
den Sprachinformationen (oder Bytes) übertragen werden. Ein
Dekodierer und ein Paketentflechter führen die umgekehrten
Funktionen durch.
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Die Streitschlichtungsinformationen, die an den
Streitschlichtungsbus 4 angelegt werden, betreffen den
Prioritätsgrad der verschiedenen in den als besetzt im
Speicher 12 erkannten Pufferspeichern vorliegenden
Verkehrsarten, wobei diese Erfassung des Besetztzustands der
Pufferspeicher vom Mikroprozessor 10 über das Adressenwählorgan 13
durchgeführt wird.
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Die Streitschlichtung erfolgt durch Vergleich der in
einem bestimmten Augenblick von den verschiedenen Stationen
an den Streitschlichtungsbus angelegten
Streitschlichtungsinformationen.
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Insbesondere erfolgt diese Streitschlichtung durch
eine Schreiboperation auf diesem Bus, gefolgt von einer
Leseoperation, und ergibt sich durch eine eventuelle
Koinzidenz zwischen diesen beiden erst auf den
Streitschlichtungsbus geschriebenen und dann von einer Station gelesenen
Informationen, die dann eine Schlichtung des Konflikts
zugunsten dieser Station bedeutet. Wenn insbesondere das
Schreiben auf den Streitschlichtungsbus so erfolgt, daß
dieser seinen Zustand durch Anlegen eines Binärelements 0
ändert und wenn eine als prioritär beim nachfolgenden Lesen
dieser Busleitung betrachtete Adresse diejenige ist, die die
meisten Binärelemente "0" enthält, dann werden die
Streitschlichtungsinformationen bezüglich des Prioritätsgrads der
verschiedenen Puffer dementsprechend erstellt.
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Die Streitschlichtungsinformationen bezüglich der für
den Verkehr im Paketmodus spezialisierten Pufferspeicher
enthalten außer der Information bezüglich des
Prioritätsgrads dieser Pufferspeicher noch eine Information bezüglich
des Altersrangs des abzuwickelnden Verkehrs.
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Dies kann einfach geschehen, indem der Information
bezüglich des Prioritätsgrads bei dieser Art Verkehr eine
Information hinzugefügt wird, die den idealen
Zugangszeitpunkt
der Station kodiert, von der dieser Verkehr stammt,
und zwar vorliegend gemäß einem Kode, der die meiste Anzahl
von Bits mit dem Wert "0" für den ältesten idealen
Zugangszeitpunkt besitzt.
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Der Mikroprozessor 10 jeder der Stationen kennt
nämlich den idealen Zugangszeitpunkt dieser Station, der ihm
vom zentralisierten Ressourcen-Verwaltungssystem 2 über die
Synchronisationsverbindung 3 (Figur 1) mitgeteilt wird.
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Das Ergebnis der Streitschlichtung wird vom
Mikroprozessor 10 einer Station verwendet, um die Adresse des am
Ausgang der Streitschlichtung als prioritär betrachteten
Puffers dieser Station auszuwählen.
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Nun wird anhand von Figur 4 die Schnittstelle 16 für
den Zugang jeder Station zum Datenbus in Schreibrichtung
(Senden) und Leserichtung (Empfang) beschrieben, wobei diese
Schnittstelle zwischen dem Mikroprozessor 10 und dem
Datenbus 1 (siehe Figur 3) eingefügt ist.
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Diese Schnittstelle enthält einerseits ein Paar von
Speichern A, B, die für das Schreiben auf den Datenbus
reserviert sind, und andererseits ein Paar von Speichern A',
B', die für das Lesen vom Datenbus reserviert sind. Die
Daten in diesen Speichern sind in Bytes organisiert und die
aufeinanderfolgenden Bytes auf dem Bus belegen
aufeinanderfolgende Adressen in diesen Speichern.
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Jedes Paar von Speichern ermöglicht die Anpassung
zwischen dem Durchsatz auf dem Datenbus einerseits und der
Verarbeitungsgeschwindigkeit der auf diesen Bus zu
schreibenden oder von ihm zu lesenden Daten durch den
Mikroprozessor 10 andererseits.
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So wird beim Schreiben auf den Bus der Inhalt eines
dieser Speicher, zum Beispiel des Speichers A, auf den Bus
übertragen, während der andere Speicher B vom Mikroprozessor
beschrieben wird und umgekehrt. Die Umschaltung dieser
Speicher erfolgt mit der Frequenz der Zeitintervalle, wobei
jeder der Speicher A und B eine Kapazität hat, um ein
Zeitintervall
zu speichern (die Streitschlichtung, die den
Zugang in Senderichtung reglementiert, erfolgt, wie oben
erläutert, mit jedem Zeitintervall).
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Genauer betrachtet erfolgt das Beschreiben des nicht
dem Zugang zum Bus in einem gegebenen Zeitintervall
zugewiesenen Speichers in jeder Station unter Steuerung durch den
Mikroprozessor im Rhythmus des Byte-Takts mit den in dem
Speicherregister 12 gespeicherten Daten, das als Ergebnis
der oben beschriebenen Streitschlichtungs- und
Freigabeprozesse ausgewählt wurde, und zwar an Adressen entsprechend
den betreffenden Byteintervallen, während der Speicher, der
dem Zugang zum Bus im gleichen Zeitintervall zugewiesen ist,
nacheinander ebenfalls unter Steuerung durch den
Mikroprozessor und synchron mit dem Auftreten der Bytetakte auf dem
Bus gelesen wird.
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Außerdem wird an jeder Speicheradresse, die dem
Buszugang nicht zugeordnet ist, ebenfalls unter Steuerung
durch den Mikroprozessor ein neuntes Bit eingeschrieben, das
die Freigabe des Zugangs zum Bus bezeichnet und einen
wirksamen Zugang zum Bus nur dann garantiert, wenn der
entsprechende Bytetakt dieser Station am Ende der oben
beschriebenen Streitschlichtungs- und Freigabeprozesse zugewiesen
wird, wobei dieses Bit vor einem eventuellen Zugang zum Bus
im betrachteten Bytetakt durch eine Schaltung 20 zur
Freigabe des Zugangs zum Bus in Senderichtung gelesen wird.
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In gleicher Weise wird, während einer der Speicher,
zum Beispiel der Speicher A', beim Auslesen auf den Bus zu
diesem Bus Zugang hat, der andere Speicher B' vom
Mikroprozessor gelesen und umgekehrt, wobei die Umschaltung
dieser Speicher mit der Frequenz der Zeitintervalle erfolgt
und jeder dieser Speicher eine Kapazität ausreichend für ein
Zeitintervall besitzt, das sich vom Empfangszeitintervall
der betreffenden Station unterscheiden kann (die sendende
Station in Bezug auf die betrachtete Empfangsstation hat
nämlich ein wirksames Zugangszeitintervall, das sich von
seinem idealen Zugangszeitintervall unterscheiden kann).
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Genauer betrachtet werden in den Speicher, der dem
Zugang zum Bus in einem gegebenen Zeitintervall zugewiesen
ist, nacheinander alle in diesem Zeitintervall enthaltenen
Daten unter Steuerung durch den Mikroprozessor an Adressen
entsprechend der Stellung dieser Bytes auf dem Datenbus
innerhalb des betrachteten Zeitintervalls eingeschrieben.
Während dieser Zeit wird der dem Zugang zum Bus gerade nicht
zugeordnete Speicher vom Mikroprozessor an Adressen gelesen,
die als diejenigen ausgewählt werden, die den Bytetakten
entsprechen, welche der aussendenden entsprechenden Station
zugewiesen sind.
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Diese Bytetakte werden dem Mikroprozessor über den
Datenbus 1 von dem zentralisierten Ressourcen-Verwaltungs
System (Figur 1) mitgeteilt, das auch die
Signalisationsinformationen im Fall des Verkehrs im Schaltungsmodus gemäß
wohlbekannten und hier nicht erneut beschriebenen Prinzipien
verarbeitet.
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Im Fall des Verkehrs im Paketmodus liefert eine
Abfrage zu Beginn des Pakets jeder Station die Information,
ob es sich um ein für sie bestimmtes Paket handelt, worauf
dieses Paket für den betreffenden Benutzer berücksichtigt
wird.
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Die so vom Mikroprozessor gelesenen Daten werden in
Registern des Speichers 12 ähnlich denen gelesen, die weiter
oben für den Zugang in Schreibrichtung definiert wurden.