DE19730623A1 - Verfahren zum Zuteilen von Zeitschlitzen, sowie System, Zentrale und Teilnehmereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Zuteilen von Zeitschlitzen, sowie System, Zentrale und Teilnehmereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuteilen von Zeit­ schlitzen in einem System mit mehreren über ein gemeinsames Me­ dium mit einer Zentrale verbundenen Teilnehmereinrichtungen von Teilnehmern, wobei das gemeinsame Medium in mehrere Frequenz- oder Wellenlängenkanäle unterteilt ist, die wiederum in Zeit­ schlitze unterteilt sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, eine Zentrale nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 und eine Teilnehmerein­ richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Bei allen Systemen mit Mehrfachzugriff auf ein gemeinsames Medium stellt sich immer die Frage des geordneten Zugriffs auf dieses Medium. Im Falle des Funks im Medium "freier Raum" bei­ spielsweise erfolgt die Aufteilung des Mediums durch interna­ tionale Vereinbarungen und darauf basierende Frequenzzuweisun­ gen. Auch für andere Medien wie Glasfaser- und Koaxkabelnetze sind teilweise feste Zuweisungen vorgesehen. Zumindest ein Teil der Gesamtkapazität muß aber immer nach dem aktuellen Bedarf vergeben werden.
Weitverbreitet ist es, für solche Fälle Zeitschlitze für die Dauer einer Verbindung fest zuzuteilen. Für variables Verkehrs­ aufkommen oder auch für konstantes Verkehrsaufkommen in einer asynchronen Umgebung ist es auch weitverbreitet, einer Verbin­ dung einen Kanal zuzuordnen, innerhalb dessen die jeweils zu verwendenden Zeitschlitze dann durch irgendwelche Mechanismen festgelegt werden.
Bei der Zuordnung eines Kanals zu einer Verbindung sind dabei jeweils die Parameter der bereits diesem Kanal zugeordneten Verbindungen zu berücksichtigen. Unter Umständen müssen dann zunächst andere Verbindungen in einen anderen Kanal umrangiert werden, bevor ein Kanal für die neue Verbindung ausreichend Restkapazität aufweist. Dennoch kann dann zumindest kurzfristig durch Schwankungen des Verkehrsaufkommens der einzelnen Verbin­ dungen in einem Kanal ein Engpaß auftreten, während zu anderen Zeiten derselbe Kanal nur wenig ausgelastet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kapazität der Kanäle effektiver zu verwalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach der Lehre des Anspruchs 1, ein System nach der Lehre des Anspruchs 2, eine Zentrale nach der Lehre des Anspruchs 3 und eine Teilnehmereinrichtung nach der Lehre des Anspruchs 4.
Es werden also alle Zeitschlitze in allen Kanälen als gemein­ samer Pool eingesetzt. Jeder Zeitschlitz wird zusammen mit ei­ ner Kanalzuteilung vergeben.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü­ chen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Im folgenden wird die Erfindung unter Zuhilfenahme der bei­ liegenden Zeichnungen weiter erläutert:
Fig. 1 zeigt ein größeres Zugangssystem für Kabelfernsehen und ATM, das erfindungsgemäße Systeme, Zentralen und Teilnehmereinrichtungen zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens enthält.
Fig. 2 zeigt einen Rahmenaufbau, der zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens dient.
Anhand der Fig. 1 wird zunächst das Umfeld beschrieben, in dem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.
Ausgangspunkt ist ein Fernseh-Kabelverteilnetz TVN mit einer Kopfstation TVHE. Zumindest ein Teil der an diesem Netz ange­ schlossenen Teilnehmer soll nun zusätzlich an ein ATM-Netz ATM angeschlossen werden. Das ATM-Netz ATM ist hier durch drei mit­ einander verbundene Vermittlungsstellen und eine Datenbank dar­ gestellt.
Zur Anbindung von Teilnehmern sowohl an das Kabelverteilnetz als auch an das ATM-Netz ist hier eine erfindungsgemäße Zentra­ le vorgesehen, die hier mit der hierfür in Fachkreisen oft üb­ lichen Bezeichnung HUB versehen ist. Zur Anbindung von Teilneh­ mereinrichtungen NT ist in diesem Beispiel eine hybrides Netz dargestellt. Von der Zentrale HUB bis zu einem Verteiler BONT ist hier eine optische Faser verwendet. Vom Verteiler BONT bis zur Teilnehmereinrichtung NT ist ein Netz aus sich verzweigen­ den Koaxialkabeln mit darin für beide Richtungen enthaltenen Verstärkern vorgesehen. Als Teilnehmereinrichtung NT wird hier diejenige Einrichtung bezeichnet, die den teilnehmerseitigen Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt. Dies ist nicht das teilnehmerseitige Endgerät, sondern eine teilnehmer­ seitige Netzabschlußeinheit, gegebenenfalls auch ein Endgerät mit darin eingebauter teilnehmerseitiger Netzabschlußeinheit (NT = Network Termination). Der Verteiler BONT ist hier der Netzabschluß des breitbandigen optischen Netzes.
Die Zentrale HUB wählt nun die von den angeschlossenen Teil­ nehmern ausgewählte Information vom Fernseh-Kabelverteilnetz TVN, wandelt sie gegebenenfalls in ATM-Zellen und faßt sie mit denjenigen ATM-Zellen zu einem gemeinsamen Datenstrom zusammen, die für die angeschlossenen Teilnehmer bestimmt sind. Im Ver­ teiler BONT erfolgt nur eine Umsetzung zwischen optischen und elektrischen Signalen.
Grundsätzlich erfolgt in der Richtung von den Teilnehmern zur Zentrale dasselbe wie in der Richtung von der Zentrale zu den Teilnehmern. Allerdings ist das Verkehrsaufkommen in der Rich­ tung von der Zentrale zu den Teilnehmern deutlich größer als in der Gegenrichtung. Dies soll auch durch die unterschiedliche Größe der in den Koaxialkabeln eingezeichneten Verstärker zum Ausdruck gebracht werden. Auch die Kapazität der Übertragungs­ einrichtungen ist darauf abgestimmt. Die Ursache liegt darin, daß die Teilnehmer wesentlich mehr Information abrufen als sie selbst ins Netz einspeisen. Informationsanbieter müssen auf an­ dere Art, vorwiegend direkt am ATM-Netz, angeschlossen sein.
Bezüglich der Steuerung dagegen sind die Teilnehmer grund­ sätzlich anders ausgestattet als die Zentrale. Insbesondere wird die Verteilung der Kapazität durch die Zentrale gesteuert. Dies erfolgt dadurch, daß den Teilnehmereinrichtungen von der Zentrale signalisiert wird, welche Zeitschlitze in welchen Ka­ nälen sie verwenden dürfen. Wie dies erfindungsgemäß abläuft, wird nun im folgenden anhand der Fig. 2 beschrieben:
In dem der Erfindung zugrundeliegenden Anwendungsfall wird von der Zentrale zu den Teilnehmern ein Datenstrom gesandt, der eine Überrahmenstruktur mit 18 aus je zwei Unterrahmen beste­ henden Rahmen aufweist. Der erste Rahmen FR1 dieser 18 Rahmen mit seinen zwei Unterrahmen ist in der ersten Zeile von Fig. 2 dargestellt. Der Aufbau dieser Rahmen ist hier ohne Bedeutung; jedenfalls enthält jeder Rahmen als Nutzlast sieben ATM-Zellen. In diesem Beispiel dient die erste ATM-Zelle ATM1 des ersten Rahmens FR1 eines jeden Überrahmens der Zuweisung von Kapazität an die Teilnehmereinrichtungen durch die Zentrale. Diese ATM- Zelle ATM1 ist in der zweiten Zeile von Fig. 2 näher darge­ stellt.
Die ATM-Zelle ATM1 weist, wie jede ATM-Zelle, zunächst einen Zellkopf und daran anschließend einen Nutzlastteil auf. Der Nutzlastteil ist hier in 12 Felder mit je 4 Bytes unterteilt. Jedes dieser Felder, wie beispielsweise das Feld F3, ist geeig­ net, um einer Teilnehmereinrichtung einen Zeitschlitz und den zugehörigen Kanal zuzuweisen. Bedingt durch die sehr unter­ schiedliche Kapazität der beiden Richtungen werden in derselben Zeit, in der die Zentrale einen ganzen Überrahmen sendet, von den Teilnehmereinrichtungen insgesamt nur knapp 8 ATM-Zellen gesendet. (Die Übertragungsgeschwindigkeiten der beiden Rich­ tungen stehen in keinem ganzzahligen Verhältnis und sind auch nicht aufeinander synchronisiert.) Eine solche ATM-Zelle ATM1 muß deshalb die Zuweisungen für in der Regel 8 ATM-Zellen der Gegenrichtung enthalten; durch die Nichtganzzahligkeit sind manchmal auch nur 7 Zuweisungen erforderlich.
Im vorliegenden Beispiel gibt es nur einen sehr breitbandigen Kanal von der Zentrale zu den Teilnehmern. In diesem Kanal kann dann in der jeweils ersten Zelle eines Überrahmens für alle Ka­ näle der Gegenrichtung die Zuweisung erfolgen. Aus verschiede­ nen Gründen wird versucht, auch dann alle Zeitschlitze zu ver­ geben, wenn dafür gar nicht so viele Anforderungen vorliegen. Die Teilnehmereinrichtungen, denen diese Zeitschlitze zugeteilt wurden, senden dann jeweils eine Leerzelle. Deshalb ändert sich die Zahl der benötigten Zuweisungs-Felder auch nicht mit dem Verkehrsaufkommen. Die Zahl der Kanäle in Gegenrichtung, für die Zeitschlitze zu vergeben sind, beeinflußt dagegen sehr wohl die Zahl der benötigten Zuweisungs-Felder. Im vorliegenden Bei­ spiel war jedoch die Überrahmenlänge frei wählbar und wurde so gewählt, daß sich gerade die oben beschriebenen Verhältnisse ergaben. Das gleiche Resultat würde sich aber auch ergeben, wenn nicht nur eine ATM-Zelle pro Überrahmen hierfür herangezo­ gen wurde oder wenn nicht gerade 8 von 12 Feldern dieser ATM- Zellen für die Zeitschlitz-Zuweisung verwendet würden. Auch ist es möglich, einen Teil der Zeitschlitze oder die Zeitschlitze für einen Teil der Teilnehmereinrichtungen vorab zumindest für eine bestimmte Zeit fest zu vergeben.
Ein Zuweisungs-Feld, das Feld F3, ist in der dritten Zeile von Fig. 2 dargestellt. Es weist drei Teilfelder auf und zwar für die Kanalzuweisung, CA, für die Teilnehmerkennzeichnung, UID, und für die Zeitschlitzzuweisung, TSA. Damit ist für jeden Zeitschlitz aller von den Teilnehmern zu der Zentrale führenden Kanäle eindeutig eine Zuweisung möglich.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Teilnehmereinrichtungen müssen in der Lage sein, von einem Zeitschlitz zum nächsten den Kanal zu wechseln. Dies ist aber grundsätzlich kein Problem.
Von der Erfindung nicht berührt sind die Fragen, wie zwischen den verschiedenen Teilnehmereinrichtungen die Synchronisation erreicht wird, wie erstmals die Verbindung aufgenommen wird und wie die Zeitschlitze angefordert und genau bestimmt werden. Dies sind Fragen, die sich, wie viele andere, auch bei anderen Lösungen stellen und die auch grundsätzlich gelöst sind. Bei­ spielsweise bietet es sich für die Anforderung von Zeitschlit­ zen an, dies zusammen mit normaler Nutzsignalübertragung im je­ weils zugeteilten Zeitschlitz des zugeteilten Kanals durchzu­ führen. Anstatt die Zeitschlitze jeweils anzufordern, kann auch eine feste Kapazität vereinbart sein, aus der die Zentrale dann jeweils den aktuellen Bedarf der betroffenen Teilnehmer ermit­ telt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Zuteilen von Zeitschlitzen in einem System mit mehreren über ein gemeinsames Medium mit einer Zentra­ le (HUB) verbundenen Teilnehmereinrichtungen (NT) von Teil­ nehmern, wobei das gemeinsame Medium in mehrere Frequenz- oder Wellenlängenkanäle unterteilt ist, die wiederum in Zeit­ schlitze unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zentrale Zeitschlitze an mindestens einen Teil der Teil­ nehmereinrichtungen zugeteilt werden durch Angabe je eines Kanals (CA) und einer Zeitschlitznummer (TSA) für jeden zuge­ teilten Zeitschlitz, daß jede betroffene Teilnehmereinrich­ tung nach jedem benützten Zeitschlitz auf den nächsten zuge­ teilten Kanal wechselt und daß jede betroffene Teilnehmerein­ richtung im Zeitschlitz mit der nächsten zugeteilten Zeit­ schlitznummer Information sendet.
2. System mit mehreren über ein gemeinsames Medium mit einer Zentrale (HUB) verbundenen Teilnehmereinrichtungen (NT) von Teilnehmern, wobei das gemeinsame Medium in mehrere Frequenz- oder Wellenlängenkanäle unterteilt ist, die wiederum in Zeit­ schlitze unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrale Mittel aufweist, um Zeitschlitze an die Teilneh­ mereinrichtungen zuzuteilen durch Angabe je eines Kanals und einer Zeitschlitznummer für jeden zugeteilten Zeitschlitz, daß mindestens ein Teil der Teilnehmereinrichtungen Mittel aufweist, um nach jedem benützten Zeitschlitz auf den näch­ sten zugeteilten Kanal zu wechseln und im Zeitschlitz mit der nächsten zugeteilten Zeitschlitznummer Information zu senden.
3. Zentrale (HUB) für ein System mit mehreren über ein ge­ meinsames Medium mit der Zentrale verbundenen Teilnehmerein­ richtungen von Teilnehmern, wobei das gemeinsame Medium in mehrere Frequenz- oder Wellenlängenkanäle unterteilt ist, die wiederum in Zeitschlitze unterteilt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zentrale Mittel aufweist, um Zeitschlitze an die Teilnehmereinrichtung zuzuteilen durch Angabe je eines Kanals (CA) und einer Zeitschlitznummer (TSA) für jeden zuge­ teilten Zeitschlitz.
4. Teilnehmereinrichtung (NT) für ein System mit mehreren über ein gemeinsames Medium mit einer Zentrale (HUB) verbun­ denen Teilnehmereinrichtungen (NT) von Teilnehmern, wobei das gemeinsame Medium in mehrere Frequenz- oder Wellenlängenkanä­ le unterteilt ist, die wiederum in Zeitschlitze unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilnehmereinrichtung Mittel aufweist, um nach jedem benützten Zeitschlitz auf den nächsten zugeteilten Kanal (CA) zu wechseln und im Zeit­ schlitz mit der nächsten zugeteilten Zeitschlitznummer (TSA) Information zu senden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitens mindestens eines Teils der Teilnehmer bei Bedarf durch die zugeordnete Teilnehmereinrichtung eine bestimmte Zahl von Zeitschlitzen bei der Zentrale angefordert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Teil der Teilnehmer eine feste Kapazität zu­ geordnet ist und daß die Zentrale daraus den aktuellen Bedarf der betroffenen Teilnehmer ermittelt.
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