Fernsprechtechnik. Maximilian Pöllhuber. Anzahl der Seiten: 96

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1 Fernsprechtechnik Maximilian Pöllhuber Anzahl der Seiten: 96 Unterrichtsbegleitende und unterrichtsergänzende Unterlage für HÖHERE TECHNISCHE LEHRANSTALTEN Abteilungen für Telekommunikationstechnik und Technische Informatik Ausgabe für das Schuljahr 1996/1997

2 Fernsprechtechnik Seite 2 INHALT 1 Analoge Fernsprechtechnik Einführung Nachrichtenübertragung Übertragungsweg...7 Leitungsgebundene Verbindungen:...8 Drahtlose Verbindungen: Nachrichtenarten Der Fernsprechapparat...9 Mikrofon:...10 Fernhörer...11 Gehörschutzgleichrichter...12 Nummernschalter (Wahlscheibe)...13 Tastwahlblock...13 Wechselstromwecker...14 Weckerbrücke...14 Funkenlöschkreis...15 Übertrager...15 Rückhördämpfung Das Standardtelefon:...16 Leistungsmerkmale: Das Komfortelefon:...17 Leistungsmerkmale: Das Schnurlostelefon:...17 Leistungsmerkmale: Wählsysteme Die Wege des Fernsprechverkehrs...18 Prinzip einer Koppelanordnung in Raumvielfachtechnik Ortsvermittlungstechnik...22 Übersicht...22 Prinzip der Teilnehmerschschnittstelle...24 Prinzip der Wegedurchschaltung Das Wählsystem 48 HK...26 Die Teilnehmerschaltung TS...27 Der Gruppenwähler GW...30 Der Erste Gruppenwähler I.GW...31 Der Gruppenleitungswähler (GLW) Fernvermittlungstechnik...38 Fernwählsystem 51:...38 Fernwählsystem 11E-F:...38 Fernwählsystem ESK-F: Bauelemente der analogen Vermittlungstechnik Das Relais Das Flachrelais...42 Magnetwicklung...43

3 Fernsprechtechnik Seite Das Rundrelais Das ESK-Relais Der Zählmagnet (Zähl- und Speicherrelais)...46 Arbeitsweise Der Drehwähler...48 Arbeitsweise Der Hebdrehwähler Der Motor-Drehwähler...51 Arbeitsweise Der Koordinatenschalter...53 Betätigung eines Kontaktes...54 Verwendung eines Koordinatenschalters anstelle von Hebdrehwählern Der Miniswitch...55 Arbeitsweise Digitale Fernsprechtechnik Grundlagen der PCM-Technik Das Abtasttheorem Umsetzung Analog - Digital Abtasten Quantisieren Codieren Multiplexen Umsetzung Digital - Analog Demultiplexen Decodieren Zusammenfassung der Aufgaben Sendeseite Empfangsseite PCM-Koppelprinzipien Zeitlagenvielfach Raumlagenvielfach Raum-Zeitlagenvielfach (Kombinationsvielfach) Haltespeicher Struktur digitaler Vermittlungstellen Die Hardware digitaler Vermittlungsstellen Periphere Funktionseinheiten:...74 Teilnehmerleitungsanschluß...74 Vermittlungsleitungsanschluß Koppelnetze...79 Verbindung zwischen zwei Teilnehmern:...80 Wegesuche in Koppelnetzen Steuerung...81 Vermittlungssysteme mit intelligenter Peripherie...82 SPC-Systeme mit verteilter Steuerung Die Software digitaler Vermittlungsstellen...84 Merkmale...84 Bausteine der Software...84

4 Fernsprechtechnik Seite Betreiben digitaler Vermittlungsstellen Von der digitalen Fernsprechtechnik zum ISDN...88 Periphere Schnittstelle - ISDN-Basisanschluß...88 Periphere Schnittstelle - ISDN-Primäranschluß...89 Periphere Schnittstelle für Zeichengabeverfahren Nr7 (ZGV/) Taktsteuerung Taktgenauigkeit zwischen benachbarten Vermittlungsstellen Taktsynchronität in Nachrichtennetzen Taktsynchronität in der Vermittlungsstelle...93 Begriffe der Synchronität...94 BILDER...95

5 Fernsprechtechnik Seite 5 1 Analoge Fernsprechtechnik 1.1 Einführung Die Vermittlungstechnik hat die Aufgabe, eine Verbindung zwischen zwei Partnern, herzustellen, und damit den Nachrichtenaustausch zwischen einer sog. Quelle und einer sog. Senke, zu ermöglichen. Diese Nachrichten können Sprache, Schrift, Ton oder Daten sein. Handelt es sich z. B. um den Austausch von "Sprachinformation", muß diese zunächst in eine für den Nachrichtenaustausch geeignete Form gebracht, also in ein analoges oder digitales Signal umgewandelt werden. Um die Signaltransformation und die Zusammenschaltung, also Verbindungsvermittlung durchführen zu können müssen die technischen Einrichtungen folgende Aufgaben berücksichtigen: Signalerzeugung Vermittlung Steuerung des Vermittlungsvorganges Informationsaustausch (Zeichengabe) zwischen Quelle und Vermittlungsstelle und zwischen den Vermittlungsstellen selbst Werden beim Telefonieren die Sprachinformationen zwischen den Kommunikationspartnern - Teilnehmern - als analoge, elektrische Signale übertragen, spricht man von "Analoger Vermittlungstechnik", werden sie in digitaler Form übertragen, spricht man von "Digitaler Vermittlungstechnik". Bild 1. Signalübertragungsprinzipien Daten stehen zunächst nicht als Analogsignale zur Verfügung, können also nicht über das Fernsprechnetz übertragen werden, sondern müssen erst in analoge Signale umgewandelt werden. Dafür werden Modems benötigt, welche die digitalen Datensignale an der Schnittstelle zwischen Datenendeinrichtung (DEE) und Datenübertragungseinrichtung (DUE) in eine Form bringen, damit sie mit der im Fernsprechnetz zur Verfügung stehenden Bandbreite des Telefonkanals (300 bis 3400 Hz)

6 Fernsprechtechnik Seite 6 zur Gegenstelle übertragen werden können. Neuerdings müssen Modems außerdem auch in der Lage sein, mit Hilfe einer internen automatischen Wähleinrichtung mit serieller Wahlzeichenübergabe an der V.24-Schnittstelle die Verbindung zur Gegenstelle automatisch aufzubauen und die Anschaltung an die Leitung zu überwachen. Bild 2. Übertragung von Daten in einem Fernsprechkanal Nachrichtenübertragung Bei einem Telefongespräch benützen die beiden Teilnehmer ihre Telefone. Die übrigen technischen Einrichtungen bleiben dem normalen Fernsprechteilnehmer verborgen. Leitungen übertragen das Gespräch, nachdem die Verbindung zwischen den Sprechstellen durch Vermittlungseinrichtungen geschaltet wurde. Alle Einrichtungen zusammen bilden eine Telekommunikationsanlage. Telekommunikationsanlagen übertragen Nachrichten von einem Sender zu einem Empfänger. Der Sender gibt die Nachrichten als elektrische Signale auf den Übertragungsweg. Der Empfänger nimmt am Ende des Übertragungsweges die Signale auf und gibt die Nachricht in der gewünschten Form ab. Beim Fernsprechen sind Sender und Empfänger einfache Bauteile wie Mikrofon und Fernhörer und werden je nach Gesprächsrichtung abwechselnd benutzt.

7 Fernsprechtechnik Seite 7 Sender Weitergabe Übertragungsweg Weitergabe Empfänger Bild 3. Schema einer Nachrichtenübertragung Zu den Aufgaben des nachrichtentechnischen Bereiches Sender gehören beispielsweise: Aufnahme von Nachrichten in Form von Sprache, Musik, Filmen oder Daten jeder Art. Wandlung der Nachrichten in eine geeignete Energieform für die Übertragung, z.b. Schallenergie in elektrische Energie. Modulation (Änderung) eines Trägerstromes durch die Nachricht (z.b. Beeinflussung des Speisegleichstroms im Mikrofon im Rhythmus der Schallfrequenz). Codierung (Umwandlung) der Nachricht (z. B. Übersetzung von Dezimalzahlen oder Buchstaben in geeignete duale Zeichen). Verstärkung der Nachricht durch Erhöhung der Amplituden (mit Hilfe einer zusätzlichen Energiequelle), um sie über weite Strecken übertragen zu können. Nachrichtenquelle Eingabe Schallquelle, Bild, Film, Band, Platte, Lochkarte Sender Aufnahme, Wandlung, Modulation, Codierung, Verstärkung Weitergabe Übertragungsweg Kabel, Freileitung, Lichtwellenleiter, Richtfunkstrecke, SAT-Verbindung Weitergabe Nachrichtensenke Empfänger Fernhörer, Monitor, Fax, DV-Anlage Ausgabe Demodulation, Decodierung, Verstärkung Speisung Speisung Batterie, Netzgerät Batterie, Netzgerät Energiequelle Bild 4. Funktionen im Bereich,,Sender" Energiequelle Im nachrichtentechnischen Bereich Empfänger erfolgt sinngemäß eine Umkehrung der Funktionen des Senders, hier wird die von weither übertragene elektrische Größe in eine dem Menschen verständliche Information zurückverwandelt. Nach Decodierung (Rückumwandlung) oder Demodulation (Rückgewinnung des Signals) und Verstärkung stehen die Nachrichten an der Ausgabe als Schall, Bild, Film oder auf Datenträgern wieder zur Verfügung Übertragungsweg Auf dem Übertragungsweg gelangt das im Sender umgewandelte Signal zum Empfänger. Es soll dort in erforderlicher Stärke und möglichst wenig verzerrt ankommen. Als Übertragungswege werden benützt:

8 Fernsprechtechnik Seite 8 Leitungsgebundene Verbindungen: Freileitungen (nur noch selten) Kabel mit symmetrischen Doppeladern (Nah- und Fernbereich) Kabel mit Koaxialleitern (für Fernverbindungen) Kabel mit Lichtwellenleitern (für Übertragung mittels Licht in Glasfasern sog. LWL) Drahtlose Verbindungen: Rundfunk (ungerichtete Radio- und Fernsehausstrahlung) Richtfunk (gerichtete Ausstrahlung für Telefon- oder Fernsehübertragungen) über terrestrische Relaisstationen oder über Satelliten. Laser (gerichtete Lichtstrahlung, sog infrarot Richtfunk)) Nachrichtenarten An den Übertragungsweg werden sehr unterschiedliche Anforderungen gestellt. Sie richten sich nach der zu übertragenden Nachricht, ob Sprache, Text, Daten oder Bilder Während in einigen Bereichen eine weitgehend naturgetreue Wiedergabe verlangt wird, genügen z. B. beim Fernsprechen die Verständlichkeit der Sprachwiedergabe oder im Datenbereich der sichere Empfang der übertragenen Zeichen. Bild 5. Formen von Signalen Wird ein Kabel als Übertragungsweg benutzt, dann erfolgt die Weiterleitung der Nachrichten in Form von elektrischen oder optischen Signalen. Diese Signale sind Schwingungen oder Impulsreihen, die aus Gleich- oder Wechselströmen oder aus Lichtwellen bestehen. Beiden Signalen lassen sich als wichtige Merkmale zuordnen: die Frequenz und die Form der Schwingung oder des Impulses. Bild 5 zeigt dazu einige Beispiele, wie sie auf dem Bildschirm eines Oszilloskops sichtbar gemacht werden können.

9 Fernsprechtechnik Seite Der Fernsprechapparat Der Fernsprechapparat ist die Endeinrichtung in der Fernsprechvermittlungstechnik und wird beim Fernsprechteilnehmer installiert. Jeder Fernsprechapparat hat: eine Sprecheinrichtung, das ist der Handapparat mit Mikrophon und Fernhörer und der Induktionsspule; eine Wähleinrichtung, das ist die Wahlscheibe bzw. der Tastwahlblock; eine Rufeinrichtung, das ist der Wechselstromwecker mit dem Kondensator; einen Gabelumschalter, das ist ein Federpaket mit Umschaltekontakten, die bei aufgelegtem Handapparat den Rufstromkreis eingeschaltet haben, so daß bei einem ankommenden Ruf der Wechselstromwecker läutet. Bei abgehobenem Handapparat wird damit der Rufstromkreis abgeschaltet und der Gleichstromkreis für das Mikrophon eingeschaltet. Der Fernsprechapparat ist über die Teilnehmeranschlußleitung aus zwei Adern (a-ader, b-ader) an das Wählamt angeschlossen. Über diese Teilnehmeranschlußleitung kommt von der Zentralbatterie der Gleichstrom für das Mikrophon, bzw. bei einem Passivruf der Rufwechselstrom für den Wechselstromwecker, bzw. den Tonfrequenzruf. Wenn der Teilnehmer den Handapparat aufnimmt, wird der Gabelumschaltekontakt (GU) betätigt. Dieser verbindet die Sprecheinrichtung mit der Leitung, so daß der Apparat Speisung erhält. Außerdem schaltet der GU den Funkenlöschkreis an den nsi-kontakt. Durch eine Wechselspannung mit der Frequenz des Wähltons wird dem Teilnehmer signalisiert, daß er mit der Wahl beginnen kann. Teilnehmer, welche an eine analoge Vermittlungsstelle angeschlossen sind geben ihre Wahlinformation mittels der Nummernscheibe (Nummernschalter) oder mittels eines Tastwahlblocks der Nummernscheibenimpulse erzeugt, an die technischen Einrichtungen der Vermittlungsstelle weiter. Bild 6. Stromlaufplan eines Telefons für Impulswahl Ist der Teilnehmer jedoch an eine digitale Vermittlungsstelle angeschlossen, kann er die Wahlinformation auch mittels eines Tastwahlblocks der MFV-Signale erzeugt zur Vermittlungsstelle senden. Dieser Tastwahlblock kann je nach Apparateausführung 10 oder 12 Tasten besitzen. Ein geeigneter Code für die Frequenzübertragung und die eindeutige Zuordnung der gewählten Ziffer zur dazugehörigen Frequenz sind Voraussetzung zur Vermeidung von Falschwahl.

10 Fernsprechtechnik Seite 10 Die insgesamt 16 möglichen Ziffern und Sonderzeichen werden aus 2 von 8 Frequenzen nach dem 2mal 1-aus-4-Code gebildet (Bild 1.1.x). Die Frequenzen wurden so gewählt, daß sie oberhalb der verwendeten Hörtöne liegen und unterhalb auftretender höherer Dämpfungen. Da in den Pausen zwischen dem Wählen über das Mikrofon Tonfrequenzen eingekoppelt werden können, müssen diese von besonderen Empfangseinrichtungen als Störsignale erkannt und für den Wählvorgang ausgeschlossen werden. Bild 7. Stromlaufplan eines Telefons für Mehrfrequenzwahl Mikrofon: Das Mikrofon wandelt die Energie der Schallwellen in elektrische Energie um. Die Umkehrung der Arbeitsweise des dynamischen Fernhörers führt zum dynamischen Mikrofon. Wenn auf die Membran Schallwellen auftreffen, bewegt sie sich und taucht die Spule in das Feld des Dauermagneten. Nach dem Induktionsgesetz entsteht eine an den Spulenden meßbare elektrische Spannung. Ihre Höhe verändert sich mit der auf die Membran auftreffenden Schallenergie. Da das elektrodynamische Mikrofon teuer ist und die von ihm erzeugte Spannung zusätzlich verstärkt werden muß, wird vielfach das preiswerte Kohlemikrofon eingesetzt. Die fest mit einer Membran verbundene Membranelektrode taucht in einen Napf, der mit elektrisch leitendem Kohlegrieß gefüllt ist. Eine Dichtung aus Kunststoffolie verhindert, daß Feuchtigkeit eindringen kann. So bleibt der Kohlegrieß trocken und körnig. Bild 8. Kohlemikrofon Eine Kohleelektrode hat elektrische Verbindung mit dem Kohlegrieß. Der Übergangswiderstand zwischen der Kohleelektrode und der Membranelektrode hängt davon ab, wie stark die Membranelektrode auf den Kohlegrieß drückt. Je stärker der Druck über die Membran auf die Elektrode ist, um so stärker ist deren Kraftwirkung auf den Kohlegrieß, der zusammengedrückt und fester an die Elektroden gepreßt wird. Dadurch sinkt der Übergangswiderstand zwischen Elektroden und Kohlegrieß.

11 Fernsprechtechnik Seite 11 Liegt eine Energiequelle zwischen den Elektroden und wird auf die Membran gesprochen, dann verändert sich der Mikrofon-Widerstandswert umgekehrt wie der Schalldruck p: hoher Schalldruck - geringer Widerstandswert; geringer Schalldruck - hoher Widerstandswert. Die Stromstärke entspricht dem Schalldruck und moduliert den über Ra (Bild 10) fließenden Strom, am Ausgang kann an Ra eine Mischspannung Ua gemessen werden. Bild 9. Einfache Sprechschaltung mit Kohlemikrofon Bild 10. Ausgangsspannung an Ra Bessere Übertragungseigenschaften werden mit Hör- und Sprechkapseln gemacht, bei denen piezoelektrische Wandler als Energiewandler verwendet werden (Piezo-Effekt: Erzeugung elektrischer Energie durch Druck, bekannte Erscheinung bei Kristallen und auch bei einigen Kunststoffen). Bei der häufig eingesetzten Piezo-Transistor-Sprechkapsel wird der Effekt genutzt, daß die auf einen Piezo-Wandler auftreffende Schallenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, die allerdings mit einem Verstärker verstärkt werden muß. Versuche haben ergeben, daß elektro-akustische Wandler aus piezoelektrischen Kunststoffolien umkehrbare Wirkungen zeigen: Sie können sowohl als Sprechkapseln als auch als Hörkapsel verwendet werden. Die piezoelektrische Folie gibt, wenn Schallwellen auf sie treffen, eine Spannung ab, die zwischen Ober- und Unterseite der Folie abgegriffen werden kann. Wenn dagegen eine sich ändernde Spannung zwischen Ober- und Unterseite der Folie gelegt wird, verändern sich deren Abmessungen:. Das entspricht.der Umwandlung von elektrischer Energie in Druckkraft, die in Form von Schallenergie abgestrahlt wird. Fernhörer Der Fernhörer wandelt ankommende elektrische Energie in Schallenergie um. Seine Wirkungsweise soll am Beispiel des weitverbreiteten dynamischen Fernhörers beschrieben werden. Sein Hauptbestandteil ist ein ringförmiger Dauermagnet. Der Südpol liegt auf einem Polkern, die Polplatte schließt den Nordpol ab. Zwischen Polkern (Süd) und Polplatte (Nord) besteht ein Luftspalt, in den eine bewegliche Spule eintaucht. Die Wicklungsenden der Spule sind an das Gehäuse und den Kontakt angeschlossen. Die Spule ist mit einer Membran (Schwingplättchen) verbunden.

12 Fernsprechtechnik Seite 12 Bild 11. Dynamischer Fernhörer Durchfließt ein Sprechwechselstrom die Spule, so entsteht zusätzlich zu dem Feld des Dauermagneten im Luftspalt das sich ändernde magnetische Feld der Spule: Es wird ein gemeinsames magnetisches Feld gebildet, welches eine Kraftwirkung auf die bewegliche Spule mit der Membran ausübt. Die Spule wird mit der Frequenz des Sprechwechselstromes aus ihrer Ruhelage abgelenkt. Die Membran schwingt mit und versetzt die sie umgebende Luft in Schwingungen. Für unser Ohr sind diese Schwingungen hörbar. Gehörschutzgleichrichter In der Schaltung des Telefons liegt im Stromkreis des Fernhörers der Gehörschutzgleichrichter. Er hat die Aufgabe, Spannungsspitzen, die durch das Schalten von Induktivitäten in den Fernmeldeeinrichtungen entstehen oder von außen induktiv auf sie übertragen werden, vom Fernhörer fernzuhalten. Die antiparallel geschalteten Dioden haben gleiche Eigenschaften: Sie werden bei Spannungen, die größer als 400 mv sind, in Durchlaßrichtung niederohmig. Spannungen ab dieser Größe werden somit praktisch vor dem Fernhörer kurzgeschlossen. Deshalb können sie dort auch keine lauten Knackgeräusche verursachen. Bild 12. Fernhörer mit Gehörschutzgleichrichter

13 Fernsprechtechnik Seite 13 Nummernschalter (Wahlscheibe) Das Wählorgan der Telefone herkömmlicher Bauweise ist der Nummernschalter,, der mit der Fingerlochscheibe aufgezogen wird. Mit dem Ablauf des Nummernschalters werden drei Kontakte mit unterschiedlichen Aufgaben betätigt. Der nsi ll-kontakt (Nummernschalterimpulskontakt ist ein Öffner, der mit dem Ablauf des Nummernschalters den Speisestromkreis öffnet und schließt, und dabei eine Serie von Wählimpulsen herstellt, deren Anzahl von der gewählten Ziffer abhängt. Die Wählimpulse stellen die Wähler in der Vermittlungsstelle ein. Bild 13. Die Wahlscheiben- (Nummernschalter-) Kontakte Der nsi l-kontakt (Bild 13) ist auch ein Öffner. Dieser Kontakt wird immer vor dem nsi ll-kontakt geöffnet und nach ihm geschlossen, so daß er stets unbelastet schaltet. Dieser Kontakt hat einen Kontaktwerkstoff hoher Güte, er stellt nur einen geringen Widerstand für die Sprechwechselströme dar. Der nsa-kontakt (Nummernschalterabschaltekontakt oder Nummernschalterarbeitskontakt) ist ein Schließer, der den Stromkreis des Telefons während des Aufziehens und Ablaufens des Nummernschalters kurzschließt. Dadurch können keine störenden Geräusche, die beim Wählen entstehen, zum Fernhörer gelangen. Bild 14. Wahlscheibenimpulse - Zeitablaufdiagramm Tastwahlblock Manche Fernsprechapparate sind statt mit einer Wählscheibe mit einem Tastwahlblock ausgestattet. Der Tastwahlblock hat 12 Tasten: Die Tasten 1 bis 0 und die Tasten * ( Stern) und # (Raute). Wird eine Zifferntaste gedrückt, sorgt eine elektronische Einrichtung für die Abgabe der dieser Zifferntaste entsprechenden Impulse. Die Wählimpulse werden exakt abgegeben. Die Wahl der Teilnehmernummer erfolgt sehr rasch, dann muß aber die Abgabe der Wählimpulse abgewartet werden (entspricht dem Zeitaufwand, den eine

14 Fernsprechtechnik Seite 14 Wählscheibe zum Wählen braucht), bis die Verbindung hergestellt ist. Der Tastwahlblock ist mit einer Letztnummernspeicherung für die Wahlwiederholung ausgestattet: Die jeweils zuletzt gewählte Nummer wird gespeichert und kann durch Drücken der Taste # abgerufen werden. Bild 15. Tastwahlblock - Frequenzzuordnung Bild 16. Tastwahltelefon mit elektronischer Impulserzeugung Wechselstromwecker Der von der Ortsvermittlungsstelle ankommende Ruf mit einer Frequenz von 25 Hz läßt den Wechselstromwecker ansprechen. Dieser besteht aus einem geblätterten Kern, einer Spule mit Erregerwicklung und einem beweglich gelagertem Dauermagneten mit dem Klöppel, der die Glocke betätigt. Das durch den Rufstrom in der Erregerwicklung erzeugte magnetische Wechselfeld wirkt mit dem Feld des Dauermagneten zusammen. Dessen Polschuhe werden im Wechsel mit der Frequenz von den Polenden des Eisenkerns wechselseitig angezogen und abgestoßen. Dadurch schlägt der Klöppel in schneller Folge gegen die Glocke. Weckerbrücke Damit die Anrufbereitschaft immer sichergestellt ist, liegt der Wecker - nicht abschaltbar - in der Weckerbrücke zwischen den zu der Vermittlungsstelle führenden Leitungen a und b. Der Kondensator C verhindert, daß durch den Wecker ständig ein Gleichstrom fließt. Der ankommende Rufwechselstrom fließt durch den Kondensator und läßt den Wecker ansprechen.

15 Fernsprechtechnik Seite 15 Funkenlöschkreis Der Kondensator C ist gleichzeitig mit dem Widerstand R der Funkenlöschkreis für den nsi ll-kontakt Der Funkenlöschkreis, eine Reihenschaltung von R und C, nimmt die Spannungsspitzen auf, die in Spuleninduktivitäten entstehen, wenn der nsi ll-kontakt die Schleife unterbricht. Bild 17. Funkenlöschkreis Diese Spannung liegt an dem sich öffnenden Kontakt und würde ohne den Funkenlöschkreis einen Öffnungsfunken zwischen den Kontaktnieten bewirken. Da die RC-Schaltung parallel zu dem nsi ll-kontakt liegt, wird die Spannung von einem zum Kondensator fließenden Ladestrom abgebaut. Der Kondensator entlädt sich später über den erneut geschlossenen Kontakt. Die Energie des Funkens wird vom Widerstand in Wärme umgewandelt. Übertrager Der Übertrager hat im Telefon zwei Funktionen: Er koppelt den Fernhörer induktiv an die Schleife und ist Teil einer Rückhördämpfungsschaltung. Der den Übertrager durchfließende Sprechwechselstrom induziert in dessen Sekundärspule eine frequenzgleiche Spannung, die einen Strom durch den Fernhörer treibt und dort in Schallwellen umgewandelt wird. Bild 18. Übertrager für Fernhörer Rückhördämpfung Damit der Sprechwechselstrom nicht in störender Lautstärke auf den Fernhörer des eigenen Telefons übertragen wird, verringert eine Rückhördämpfung den abgehenden Sprechwechselstrom für den eigenen Fernhörer. Der Benutzer kann an der leisen, eigenen Sprache. im Fernhörer den ungestörten Betriebszustand seines Apparates feststellen.

16 Fernsprechtechnik Seite 16 Die Leitungsnachbildung, vereinfacht als RN dargestellt, ist ein komplexer Widerstand (gebildet aus R und C) mit nahezu den gleichen elektrischen Eigenschaften wie die Zuleitung RL zum Apparat. Bild 19. 1: Rückhördämpfung (Schaltungsauszug) Das Mikrofon liegt in der Brücke zwischen den in Reihe zusammengeschalteten Übertragerwicklungen und den in Reihe geschalteten RL und RN. Wird auf das Mikrofon gesprochen, so wirkt es als Wechselstromgenerator. Der entstehende Sprechwechselstrom verzweigt sich am Verzweigungspunkt A und B in zwei gleich große Teilströme, so daß er die Wicklungen in entgegengesetzter Richtung durchfließt. Die Ströme rufen in den Wicklungen gleiche, aber entgegengesetzte Wirkungen hervor. Bild 20. Rückhördämpfung - Brückenschaltung Da man in der Praxis den Anpassungsfall RN gleich RL vermeidet, entsteht wegen der magnetischen Kopplung der beiden Spulen noch eine geringe Induktionsspannung auf der Sekundärseite des Übertragers, die im eigenen Fernhörer das oben geforderte leise Mithören bewirkt. Die nacheinander beschriebenen Teilschaltungen sind in Bild 1 zum Stromlaufplan eines Telefons zusammengestellt Das Standardtelefon: Das neue Standardtelefon ist ein EA-Apparat mit einem Tastwahlblock und einem Schlüsselschalter, der auch gleichzeitig als Amtstaste verwendet werden kann. Der Tastwahlblock ist für das Impulswahlverfahren im Wählsystem 48 und für des MFV- Wählverfahren des elektronischen Wählsystems OES geeignet(umschaltbar). Er besteht aus 10 Zifferntasten (1 bis 0) und 4 zusätzlichen Tasten welche die Bezeichnungen K,W,M und R haben.

17 Fernsprechtechnik Seite 17 Leistungsmerkmale: Letznummernspeicherung: (Wahlwiederholung) Die zuletzt gewählte Teilnehmernummer wird gespeichert und kann nach neuerlichem Abheben des Handapparates und Drücken der Tasten * # abgerufen werden Das Komfortelefon: Das Komforttelefon ist ein EA-Apparat mit einem Tastwahlblock und einem Schlüsselschalter, der auch gleichzeitig als Amtstaste verwendet werden kann. Der Komforttastwahlblock ist für das Impulswahlverfahren im Wählsystem 48 und für des MFV- Wählverfahren des elektronischen Wählsystems OES geeignet (umschaltbar). Er besteht aus 10 Zifferntasten (1 bis 0) und 4 zusätzlichen Tasten welche die Bezeichnungen K,W,M und R haben. Leistungsmerkmale: Letznummernspeicherung: (Wahlwiederholung) Die zuletzt gewählte Teilnehmernummer wird gespeichert und kann nach neuerlichem Abheben des Handapparates und Drücken der Tasten * # abgerufen werden. Merkerfunktion: (Zwischenspeicherung oder Warteschaltung) Wurde z.b. ein Teilnehmer nicht erreicht, kann die Nummer zwischengespeichert werden und auch nach Führen anderer Gesprächen wieder abgerufen werden. Es müssen die Tasten * * # gedrückt werden. Zielwahl: Bis zu 24 Rufnummern können gespeichert und mit Tastendruck autom. gewählt werden. Kurzwahl: Es können 12 verschiedene Rufnummern mit bis zu 18 Ziffern eingespeichert werden, wobei für jede Rufnummer eine Zifferntaste zuständig ist. Bei Abruf brauchen nur 3 Tasten gedrückt zu werden: * Z # (Ziffer 1 bis 0). Display: Manche Komfortapparate bieten die Möglichkeit auf Knopfdruck alle Speicherinhalte, z.b. alle programmierten Rufnummern, aber auch die gewählte Rufnummer anzuzeigen. Direkt- oder Kinderruf: Bei der Einspeicherung der Direktrufnummer muß der Schlüsselschalter in Stellung II gebracht werden; ebenso beim Aktivieren des Direktrufes. Dann genügt das Abheben des Handapparates und das Drücken einer beliebigen Taste, damit diese gespeicherte Rufnummer abgerufen wird. Aktivsperre: Der Schlüsselschalter (Betriebsartenschalter) wird in Stellung I gebracht und abgezogen. Nun ist das Komforttelefon für Aktivgespräche gesperrt Passivgespräche können aber entgegengenommen werden Das Schnurlostelefon: Das Schnurlostelefon besteht aus einem Handapparat und einer Feststation, die an jede Telefonsteckdose angesteckt werden kann. Mit dem Handapparat kann in Gebäuden in einem Umkreis von ca. 50 Metern, im Freien in einem Umkreis von ca. 300 Metern telefoniert werden. Der Akkumulator im Handapparat wird durch Auflegen auf die Feststation automatisch aufgeladen (220 V-Steckdose erforderlich). Zusätzlich befindet sich im Festteil ein zweiter Akkumulator, der einen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht.

18 Fernsprechtechnik Seite 18 Leistungsmerkmale: Letznummernspeicherung: (Wahlwiederholung) Die zuletzt gewählte Teilnehmernummer wird gespeichert und kann nach neuerlichem Abheben des Handapparates und Drücken der Tasten * # abgerufen werden. Merkerfunktion: (Zwischenspeicherung oder Warteschaltung) Wurde z.b. ein Teilnehmer nicht erreicht, kann die Nummer zwischengespeichert werden und auch nach Führen anderer Gesprächen wieder abgerufen werden. Es müssen die Tasten * * # gedrückt werden. Kurzwahl: Es können 10 verschiedene Rufnummern mit bis zu 18 Ziffern eingespeichert werden, wobei für jede Rufnummer eine Zifferntaste zuständig ist. Bei Abruf brauchen nur 3 Tasten gedrückt zu werden: * Z # (Ziffer 1 bis 0). Lautstärkeregler für Tonruf in der Feststation Gesprächsübergabe zum Hauptapparat Display für Funkverbindung, Reichweitenüberschreitung, automatische Ladung und Ladezustand Fernwahlsperre Aktivsperre 1.2 Wählsysteme Die Wege des Fernsprechverkehrs Die anrufenden Teilnehmer heißen Quellen des Verkehrs, der abgehende Verkehr wird konzentriert und fließt in Richtung Senken; vor Erreichen der Senken expandieren die Leitungen zwangsläufig, da es ja aufgrund der erfolgten Verkehrskonzentration mehr Teilnehmeranschlüsse als gesprächsführende Leitungen gibt. Bild 21. Wege des Fernsprechverkehrs (vereinfacht) Während jedoch bei nicht nachrichtenführenden Leitungen (z.b. Strom-, Gas- oder Wasserleitungen) Konzentration und Expansion einfach durch entsprechende Querschnittswahl der zentralen Leitungssysteme erfolgen kann, ist dies bei nachrichtenführenden Leitungen offensichtlich nicht möglich.

19 Fernsprechtechnik Seite 19 Der Grund hierfür ist der, daß nachrichtenführende Leitungen auch nach einer Konzentration individuelle Leitungen bleiben müssen, da ihre Inhalte diskret, also unvermischt, bleiben müssen, im Gegensatz z.b. zu einer zentralen Wasser-Entsorgungsanlage. Vor jeder weiteren Überlegung muß jetzt das Prinzip einer nachrichtenführenden Konzentrations- bzw. Expansionsstufe erklärt werden; beide werden unter dem Begriff "Koppelanordnung" zusammengefaßt. Prinzip einer Koppelanordnung in Raumvielfachtechnik Sollen M nachrichtenbringende Leitungen von Quellen her auf N nachrichtenweiterführende Leitungen konzentriert werden (M > N), so muß für jede der Leitungen die Möglichkeit geschaffen werden, zu jeder der N Leitungen Zugriff zu haben. Die Leitungen von den Quellen werden als Zubringerleitungen bezeichnet, die Leitungen nach der Konzentration als Abnehmerleitungen. Bei der Expansion ist es umgekehrt: die konzentrierten Verkehr führenden Leitungen sind die Zubringer, die Leitungen zu den Senken die Abnehmerleitungen. Was Zubringer bzw. Abnehmer ist, hängt also nur von der Richtung ab, in welche eine Verbindung aufgebaut wird. Die Lösung des Problems, M Zubringer mit N Abnehmern (M > N) so zu verbinden, daß jede Zubringerleitung zu jeder Abnehmerleitung Zugriff hat, erfolgt in der Raumvielfachtechnik durch eine Koppelanordnung in Matrixform (Koppelvielfach). Die Koppelanordnung in Bild 22 erfüllt diese Aufgabe, nämlich sechs Zubringer (E1... E6) mit drei Abnehmern A1....A3) zu verbinden. Bild 22. Prinzip eines Koppelvielfaches Es ist lediglich darauf zu achten, daß weder in derselben Reihe, noch in derselben Spalte, in welcher schon ein Kontakt geschlossen ist, ein zweiter Kontakt betätigt wird; wären in einer Spalte mehrere Kontakte gleichzeitig geschlossen, so würden die Nachrichteninhalte mehrerer Zubringer vermischt (sogenannte Doppel-, bzw. Mehrfachverbindungen); schlössen mehrere Kontakte einer Reihe, so wären mehrere Abnehmerleitungen durch einen Zubringer belegt, was zwar nicht stören würde, dem Sinn der Einsparung von Abnehmerleitungen durch Konzentration der Zubringer aber völlig zuwiderliefe. Beispiele für solche Koppelvielfache sind der Steinheil-Wechsel, sämtliche Arten von Wähleranordnungen aus Drehwählern, Hebdrehwählern, Motorwählern usw., sämtliche Arten von Koordinatenschaltern, das ESK (Edelmetall-Schnellrelais-Koppelfeld) und der Miniswitch sowie alle Arten von Reed-Matrizen. Alle haben ein und dieselbe Aufgabe: eine bestimmte Anzahl von Zubringern mit einer bestimmten Anzahl von Abnehmern in der oben beschriebenen Weise zu verbinden. Häufig werden die Zuführungen zu den Kontakten eines Koppelvielfaches mit,,eingänge" und die Abführungen mit "Ausgänge" bezeichnet. Bei den Wählern und Koordinatenschaltern waren diese Bezeichnungen noch einigermaßen zuordenbar, bei

20 Fernsprechtechnik Seite 20 moderneren Koppelelementen erfolgt die Bezeichnung oft recht willkürlich. Manche Autoren sind dazu übergegangen, die Bezeichnung Eingang/ Ausgang im Manche Entwickler sind dazu übergegangen, die Bezeichnung Eingang/Ausgang im Sinne des Verbindungsaufbaues zu wählen; dies hat jedoch den Nachteil, daß bei bidirektionalen Koppeleinrichtungen ein Ausgang gleichzeitig auch Eingang ist, wenn die Verkehrsaufbaurichtung wechselt. Wir werden im folgenden die Anschlüsse, die von links an eine Koppeleinrichtung herangeführt werden, als Eingänge, die Anschlüsse rechts als Ausgänge bezeichnen. Die Anzahl der notwendigen Koppelkontakte eines Koppelvielfaches mit M Eingängen und N Ausgängen ist M. N. Anzahl der durchzuschaltenden Adern; letztere schwankt heute bei den meisten Koppeleinrichtungen zwischen zwei und vier. Um in Übersichtsschemata nicht immer das ganze Koppelvielfach zeichnen zu müssen, bedient man sich einer symbolischen Darstellung. In Bild 23 ist das in Bild 22 dargestellte Koppelvielfach mit sechs Eingängen und drei Ausgängen entsprechend symbolisch angegeben. Erläuterung: Bild = Anzahl der Eingänge 3 = Anzahl der Ausgänge 1 = Anzahl der Koppelvielfache Symbolische Darstellung eines Koppelvielfaches Nach einführender Erklärung der Koppelanordnungen können die Wege des Fernsprechverkehrs etwas detaillierter dargestellt werden. TS VL k g Bild 24. Teilnehmerschaltung - Erkennen eines Anrufes, Durchschalten der Sprechadern Vermittlungsleitung kommend gehend Wege des Fernsprechverkehrs bei analoger Durchschaltung (Beispiel) Nach der Konzentration des Teilnehmerverkehrs durch sogenannten "Vorwahlstufen", welche 1- bis 4-stufige Koppelfelder sein können, wird der konzentrierte Fernsprechverkehr einer Gruppe von Sprechsätzen zugeführt, welche folgende Hauptfunktionen eines Vermittlungssystems nach außen beinhalten: Speisung des aktiven Teilnehmers (der Verkehrsquelle, künftig nur mehr A-Teilnehmer genannt)

21 Fernsprechtechnik Seite 21 Signalisierung vom und zum A-Teilnehmer Ruf des passiven Teilnehmers (der Verkehrssenke, künftig nur mehr B-Teilnehmer genannt) Speisung des B-Teilnehmers Trennung von Sprache und Signalisierung. Man spricht in diesem Zusammenhang von den sogenannten BORSCHT-Funktionen. BORSCHT ist ein Merkwort aus den Abkürzungen für Battery feeding (= Speisung), overvoltage protection (= Überspannungsschutz), Ringing(= Ruf), Signalling (= Signalisierung), Coding (= Analog-Digital-Umwandlung), Hybrid (= Gabel) und Testing (= Prüfzugriff). Von diesen Funktionen werden in einem analogen Sprechsatz meist nur B, R, S und T wahrgenommen; die Funktionen O, C und H sind digitalen Systemen vorbehalten. Dann wird der Verkehr über sogenannte Richtungswahl- oder Verteilstufen geführt. Diese Richtungswahlstufen verteilen den Verkehr auf verschiedene Zielgruppen, z.b. zu 1000er-Gruppen von Teilnehmern oder 10000er-Gruppen oder zu anderen Vermittlungsstellen hin. So besteht eine Ortsvermittlungsstelle aus Konzentrationskoppelfeld, Richtungskoppelfeld und Expansionskoppelfeld. In vielen Fällen sind Konzentrationskoppelfeld und Expansionskoppelfeld technisch in einer einzigen Koppeleinrichtung zusammengefaßt: man spricht dann von einem bidirektionalen Teilnehmerkoppelfeld. Eine Fernvermittlungsstelle hingegen besteht nur aus einem Richtungskoppelfeld. Richtungskoppelfelder dienen ausschließlich der Verteilung des Verkehrs; sie haben daher weder expandierende noch konzentrierende Eigenschaften; die Anzahl der Zubringerleitungen bewegt sich meist in derselben Größenordnung wie die Anzahl der Abnehmerleitungen. In einer Ortsvermittlungsstelle kann es, wie in Bild 24 dargestellt, 4 verschiedene Arten von Sprechwegen geben: und B-Teilnehmer befinden sich in der betrachteten Vermittlungsstelle (interne Verbindung). Der A-Teilnehmer befindet sich in der betrachteten Vermittlungsstelle; der B- Teilnehmer ist an eine andere Vermittlungsstelle angeschlossen (abgehende Verbindung). Die Verbindung verläuft über: Vorwahlstufen - Sprechsatz - Richtungswahlstufen - Relaissatz g - gehende Vermittlungsleitung, zur Vermittlungsstelle des B-Teilnehmers... Der B-Teilnehmer befindet sich in der betrachteten Vermittlungsstelle; der A- Teilnehmer ist an eine andere Vermittlungsstelle angeschlossen (ankommende Verbindung). Die Verbindung verläuft folgendermaßen: von der Vermittlungsstelle des A-Teilnehmers.- kommende Vermittlungsleitung - Relaissatz k - Richtungswahlstufen - Leitungswahlstufen - B-Teilnehmer. Keiner der beiden Teilnehmer befindet sich in der betrachteten Vermittlungsstelle, sondern beide befinden sich in verschiedenen Vermittlungsstellen, welche nur über die betrachtete Vermittlungsstelle miteinander verbunden sind (Transitverbindung). In diesem Fall verläuft die Verbindung wie folgt: von der Vermittlungsstelle des A- Teilnehmers - kommende Vermittlungsleitung - Relaissatz k - Richtungswahlstufen - Relaissatz g - gehende Vermittlungsleitung, zur Vermittlungsstelle des B-Teilnehmers. In einer Fernvermittlungsstelle, welche ja nur mit Richtungswahlstufen ausgestattet ist, gibt es demnach nur Transitverbindungen (Transitverkehr).

22 Fernsprechtechnik Seite 22 Vermittlungssysteme mit analoger (galvanischer) Durchschaltung haben folgende Merkmale: Koppelpunkte analoger Systeme müssen imstande sein, auch Gleichströme und niederfrequente Wechselströme höherer Stärke (< 100 ma) zu schalten, da sich Speise- und Rufanschaltung im "lnneren" des Systems befinden und vom Teilnehmer aus nur über die Koppelpunkte mindestens der Konzentrations- bzw. Expansionsstufe erreichbar sind. Ein Koppelpunkt kann nur eine Verbindung gleichzeitig schalten. Solche Koppelpunkte sind, wenn in moderner Technologie ausgeführt (gasgeschützt und/oder Edelmetall), relativ teuer und platzaufwendig. Die ebenfalls aufwendigen Sprechsätze mit den eingangs erwähnten BORSCHT-Funktionen dürfen konzentriert sein; das Konzentrationsverhältnis ist vom Verkehrsangebot abhängig: je höher das Angebot, desto geringer die Konzentration. Sie schwankt meist zwischen 15 : 1 und 6 : Ortsvermittlungstechnik In diesem Abschnitt werden Einrichtungen behandelt, die elektromechanisch arbeiten. Sie sind so aufgebaut und geschaltet, daß sie die Auswahl des gewünschten Teilnehmers aus einer großen Anzahl möglicher Teilnehmer gewährleistet. Übersicht Ein Teilnehmer der einen anderen anrufen will, bedient dazu an seinem Telefon die Wahlscheibe. Diese Wahlscheibe unterbricht mit ihrem Impulskontakt den geschlossenen Stromkreis zwischen der Vermittlungsstelle - VSt - und dem rufenden, d.h. aktiven Teilnehmer. Die Anzahl der durch die Unterbrechungen entstehenden Gleichstromimpulse ist gleich der gewählten Ziffer. Diese Gleichstromimpulse werden in konventionellen, d.h. elektromechanischen VSt von Wählern oder anderen Koppelelementen zur Wegedurchschaltung ausgewertet. In einer VSt in der die Wegedurchschaltung z.b.: mit Wählern erfolgt, werden die Wählerarme eines Hebdrehwählers zunächst impulsweise gehoben. Anschließend finden sie in der eingestellten Ebene - Höhenschritt, Dekade - jeweils zehn Ausgänge, die durch eine Drehbewegung erreicht werden. Bild 25.a Prinzip des Hebdrehwählers Bild 25.b Prinzip des Motordrehwählers Der Motorwähler z.b.: kennt nur eine Drehbewegung. Er überstreicht zunächst impulsweise jeweils ganze Dekaden - Zehnerschritte. Danach wird er in

23 Fernsprechtechnik Seite 23 Einzelschrittsteuerung auf einen der zehn Ausgänge einer Dekade eingestellt. Das Prinzip - zwei getrennte Einstellvorgänge - ist somit bei beiden Wählerarten gleich. Koordinatenschalter und ESK - Koppelfeld ersetzen nicht nur mehrere Hebdrehwähler oder Motorwähler, sondern können aufgrund ihres Konstruktionsprinzips nicht direkt durch Wahlscheibenimpulse eingestellt werden; die Wahlscheibenimpulse müssen erst durch Markierer oder Register in die zur Gesprächsdurchschaltung notwendigen Einstellinformationen für Koordinatenschalter oder das ESK - Koppelfeld umgerechnet werden. Bild 26.a Prinzip des Koordinatenschalters Bild 26.b Prinzip des ESK - Koppelfeldes In Österreich erfolgte die Automatisierung der Ortsnetze mit Einrichtungen des sog. Systems 48. Mit der Aufstellung grundsätzlicher Forderungen für dieses Wählsystem wurde schon anläßlich des nach Kriegsende einsetzenden Wiederaufbaues begonnen. Es sollte einerseits die Voraussetzung für einen Selbstwählfernverkehr, andererseits die Forderungen nach erhöhter Gesprächs- und Betriebsgüte bei gleichzeitig vermindertem Instandhaltungsaufwand erfüllen. Orts- und Fernverkehr wurde als eine Einheit aufgefaßt, die abweichenden Schaltungen in den vorhandenen Ämtern aufeinander abgestimmt. Tatsächlich waren die größten Städte Österreichs bereits für Wählbetrieb eingerichtet. Allerdings mit verschiedenen Wählsystemen, die jedoch eines gemeinsam hatten, nämlich daß es sich um Direktwahlsysteme mit Einzelantrieb in Form von Schrittschaltwerken handelte. Für das Pflegepersonal, das mit den Schaltungen und der Arbeitsweise der Einrichtungen seit Jahren vertraut war, hat die Direktwahl bekanntlich den Vorteil großer Einfachheit und Übersichtlichkeit. Aber auch vom Standpunkt des Teilnehmers aus gesehen, hat sich die Direktwahl bewährt, denn sie erspart dem Teilnehmer Wartezeiten nach durchgeführter Wahl, wie sie etwa bei Vorhandensein von zentralen Gliedern entstehen, die sich besonders in der Hauptverkehrsstunde als Engpässe erweisen können. Störungen werden rascher gefunden und ihr Einfluß in bezug auf die Zahl der betroffenen Teilnehmer ist gering. Der Verwaltung wieder bietet sich der Vorteil, die Anlagen ohne Schwierigkeiten erweitern und leicht den wachsenden Verkehrsgrößen anpassen zu können. Den niedrigen Anlagekosten steht allerdings ein etwas höherer Instandhaltungsaufwand gegenüber. Das Wählsystem 48 wurde zunächst, wie bereits gesagt, mit Drehwählern und Hebdrehwählern als Koppelelemente entwickelt und aufgebaut. Im Laufe nachfolgender Jahre kamen auch andere Koppelelemente zum Einsatz, wodurch mehrere Wählsystemvarianten wie folgt entstanden:

24 Fernsprechtechnik Seite 24 Wählsystem Konzentrationsst. Verteilstufe Expansionsst. Steuerung 48 V Vorwähler Viereck- Viereck- direkt wähler wähler 48 M Vorwähler Motor- Motor- direkt wähler wähler 48 HK Koordinaten- Koordinaten- Koordinaten- indirekt schalter schalter schalter 48 HK800 Koordinaten- Koordinaten- Koordinaten- indirekt schalter schalter schalter ESK A5 ESK Relais ESK Relais ESK Relais Register Prinzip der Teilnehmerschschnittstelle Der Anschluß der Teilnehmerendgeräte erfolgt über die Teilnehmeranschlußleitung, welche aus einer verdrillten Leitung besteht und als Zweidrahtleitung bezeichnet wird. Der Anschluß des Koppelnetzes erfolgt in der analogen Ortsvermittlungstechnik ebenfalls über eine Zweidrahtleitung. In der Fernvermittlungstechnik gibt es keine Teilnehmerschnittstellen sondern nur Netzschnittstellen, da an Fernvermittlungsstellen nur Vermittlungsleitungen, aber keine Teilnehmer angeschlossen sind. Aufgaben des TIF: Erkennen des Verbindungswunsches eines Teilnehmers, Anschalten eines freien Weges in das Nachrichtennetz (Vermittlungsstelle sendet Wählton zum A-Teilnehmer), Sperren des A-Teilnehmers gegen passive (kommende) Belegungen, Erkennen der vom A-Teilnehmer ausgesendeten Wahlinformition (Wahlscheibenimpulse), Verständigung des B-Teilnehmers von einem kommenden Gespräch (Aussenden des Rufs zum B-Teilnehmer), Versorgen der Teilnehmer mit Gleichstrom (Teilnehmerspeisung) Zuweisen der Verbindungsgebühren (in der Regel für den A-Teilnehmer), Erkennen des Verbindungsendes. TS I.GW II.GW n.gw LW K K K K K STRG. STRG. STRG. STRG. STRG. TS K STRG. Bild 27. Prinzipdarstellung eines analogen Vermittlungssystems

25 Fernsprechtechnik Seite 25 Wie aus obigem Blockdiagramm des derzeit in Österreich noch eingesetzten Direktwahlsystems ersichtlich, sind die oben angeführten Aufgaben einer Teilnehmerschnittstelle auf die drei Funktionseinheiten, Teilnehmerschaltung TS, I. Gruppenwähler I.GW und Leitungswähler LW (Orts-Fernleitungswähler OFLW, Gruppenleitungswähler GLW) LEITUNGSWÄHLER Teilnehmer- Anschlußleitung 2 adrig TEILNEHMER- SCHALTUNG 3 adrig Rufen, Freiton senden, Passivteilnehmer speisen 3 adrig Verbindungswunsch erkennen, Freien Weg ins Netz (zum GW) schalten GRUPPENWÄHLER 3 adrig Wählton senden, Aktivteilnehmer speisen, Wahlinformation erkennen 3 adrig Bild 28. Prinzipdarstellung der analogen Teilnehmerschnittstelle

26 Fernsprechtechnik Seite 26 Prinzip der Wegedurchschaltung EXPANSIONSSTUFE p p p P P r Q 50Hz Y a A B A B C a - Ader Steuerung Expansionsstufe OLÜ kz p r 425Hz BT R Telefosteckdose t T r r t b - Ader T R r KONZENTRATIONSSTUFE D A Z C f F a VERTEILSTUFE t r Zä c - Ader t d - Ader vs vs OLÜ a c a Steuerung Konzentrationsstufe f OT FT WT BT u Steuerg. Verteilstufe Bild 29. Schaltungsauszug einer Teilnehmerschnittstelle Das Wählsystem 48 HK Der Aufbau einer Wählverbindung in einer VSt mit Koordinatenschalter sieht vereinfacht folgendermaßen aus: Der rufende Teilnehmer - A-Tln - hebt den Handapparat ab; seine Teilnehmerschaltung - TS - spricht an und stellt über den AS-Markierer den Anrufsucher - AS - ein. Der Anrufsucher schaltet den Teilnehmer auf den I. Gruppenwähler - I.GW - der diesem AS fest zugeordnet ist; gleichzeitig wird eine Belegung dieses Teilnehmeranschlusses durch ankommende Gespräche verhindert. Bild 30. Wahlstufen im System 48 HK

27 Fernsprechtechnik Seite 27 Nun kann der Teilnehmer die erste Ziffer wählen. Der I.GW nimmt sie auf und sucht anschließend einen freien II.GW, der die zweite Ziffer aufnimmt, usw. In Österreich können in diesem Vermittlungssystem max. drei Gruppenwähler in einer Vermittlungsstelle geschaltet sein, da die letzte Stufe immer ein Gruppenleitungswähler ist, der die letzten drei Ziffern der Teilnehmerrufnummer verarbeitet. An die Ausgänge des Gruppenleitungswählers - GLW - können daher bis zu 1000 Teilnehmerleitungen angeschlossen werden. Um auf dem GLW einen bestimmten Ausgang und damit den richtigen Teilnehmer zu erreichen, ist also die Wahl von drei Ziffern erforderlich. Die erste Ziffer bestimmt die Hundertergruppe, die zweite und die dritte Ziffer die Leitung des gerufenen Teilnehmers. Die gewählte Teilnehmerrufnummer ist zum Schluß im Verbindungsaufbau gespeichert, in jedem GW eine Ziffer und im GLW drei Ziffern. Da jeder Teilnehmer sowohl rufender als auch gerufener sein kann, muß er in diesem System zweimal angeschlossen werden; eingangsseitig an den AS und ausgangsseitig an den GLW. Die Teilnehmerschaltung TS Bei abgehenden Verbindungen hebt der Teilnehmer seinen Handapparat ab und schließt dadurch die Schleife zu Vermittlungsstelle; in seiner Teilnehmerschaltung spricht Relais R an - Stromlauf : Erde vom I.GW, c-ader der AS-Brücke, r-kontakt, R-Relais, T-Relais, -60V Kontakte des T-Relais schalten die a/b-adern potentialfrei und beenden die Belegung des AS-Markierers. Der erste Gruppenwähler (I.GW) legt Erde an die c-ader der Teilnehmerschaltung und verhindert dadurch eine Belegung der Teilnehmerschaltung durch einen Gruppenleitungswähler (GLW). Der Teilnehmer erhält Wählton vom I.GW. Bei ankommenden Verbindungen legt der Gruppenleitungswähler (GLW) über sein Prüfrelais Erde an die c-ader der Teilnehmerschaltung - Stromlauf - und verhindert dadurch eine weitere Belegung der Teilnehmerschaltung. Erde über Prüfrelais im GLW, c-ader, t-kontakt, R-Relais, T-Relais, -60V Es spricht zuerst das R-Relais, anschließend das T-Relais an. Kontakte des T-Relais schalten die a/b-adern potentialfrei und verhindern dadurch eine Belegung des AS- Markierers. Nach dem Belegen der Teilnehmerschaltung schaltet sich das Prüfrelais des GLW niederohmig und verhindert dadurch weitere Belegungen durch andere GLW.

28 Fernsprechtechnik Seite 28 Bild 31. Teilnehmerschaltung, System 48 HK AKTIVGESPRÄCH: BELEGEN: Teilnehmer hebt ab und schließt Schleife Relais R spricht über Schleife an r-kontakt belegt I.AS-Markierer AS-Markierer erregt zugehörige Stangen und erste freie AS-Brücke AS legt Erde vom I.GW an c-ader der Teilnehmerschaltung T-Relais spricht verzögert an t-kontakt gibt I.AS-Markierer frei t-kontakt schaltet a/b-adern frei R-Relais hält in Ansprechkreis des T-Relais AUSLÖSEN: A-Teilnehmer legt auf und öffnet Schleife A-Relais im I.GW wird stromlos, AS-Brücke fällt ab AS-Brücke trennt Erde von c-ader der Teilnehmerschaltung ab R-Relais fällt sofort ab r-kontakt legt a-ader an Spannung r-kontakt legt b-ader an Erde

29 Fernsprechtechnik Seite 29 T-Relais fällt verzögert ab t-kontakt legt R-Relais über Erde an b-ader PASSIVGESPRÄCH: BELEGEN: GLW-Markierer erregt Teilnehmerstangen, GLW- und LW-Brücke GLW und LW legen über GLW-Prüfrelais niederohmige Erde an die c- Ader der Teilnehmerschaltung R-Relais spricht sofort an r-kontakt belegt AS-Markierer T-Relais spricht verzögert an t-kontakt gibt AS-Markierer wieder frei t-kontakte schalten a/b-adern potentialfrei AUSLÖSEN: B-Teilnehmer legt auf und öffnet Schleife im GLW wird Erde von c-ader abgetrennt, wodurch c-ader der Teilnehmerschaltung erdfrei wird R-Relais in Teilnehmerschaltung fällt sofort ab r-kontakt legt a-ader an Spannung r-kontakt legt b-ader an Erde T-Relais hält über Schleife des A-Teilnehmers weiter A-Teilnehmer legt auf und öffnet Schleife T-Relais fällt verzögert ab t-kontakt legt R-Relais über Erde an b-ader

30 Fernsprechtechnik Seite 30 Der Gruppenwähler GW In den Gruppenwahlstufen wird mit der Dekadenwahl jeweils eine von zehn möglichen Richtungen (Teilnehmergruppen) vom Teilnehmer ausgewählt; man spricht von erzwungener Wahl. Der Teilnehmer entscheidet sich durch Wahl einer Ziffer für eine von zehn nachgeschalteten Gruppen. Ohne Einwirkung des Teilnehmers sucht der GW in Einzelschritten innerhalb dieser Gruppe (Dekade) anschließend eine freie Ausgangsleitung zur nächsten Wahlstufe; man spricht von freier Wahl. Verbindungszustand während eines Gesprächs: Die Gruppenwahl läßt sich an einem dekadischen Suchbaum darstellen; in Bild 32 sind, ausgehend von einem Anrufsucher (AS), drei Gruppenwahlstufen (I.GW bis III.GW) dargestellt. Mit jeder Wahlstufe wird die Rufnummer des gewünschten Teilnehmers genauer bestimmt. Bild 32. Dekadischer Suchbaum für drei GW-Stufen

31 Fernsprechtechnik Seite 31 Der Erste Gruppenwähler I.GW Bild 33. I. Gruppenwähler, System 48 HK

32 Fernsprechtechnik Seite 32 BELEGEN DES I.GW: Der AS-Markierer erregt die AS-Brücke und schaltet dadurch die Teilnehmerschaltung des rufenden Teilnehmers an den mit dieser AS-Brücke fix zusammengeschalteten I.GW. Die Teilnehmerschaltung wird über die c-ader gegen andere Belegungen gesperrt. AS-Brücke hält über eigenen Kontakt F-Relais spricht über Haltekreis der AS-Brücke an C-Relais (8 kω) spricht über Erde an Teilnehmerzähler an (Zählerprüfung) C-Relais hält im Haltekreis der AS-Brücke weiter A-Relais spricht über Teilnehmerschleife an Teilnehmer erhält Wählton induktiv über Ortsleitungsübertrager OLÜ Wahl der ersten Ziffer: Die vom Teilnehmer ausgesendeten Wahlimpulse (= Schleifenunterbrechungen durch Wahlscheibe) stellen den Zählmagnet ZM des I.GW auf die vom Teilnehmer gewählte Ziffer. Nach Eintreffen des letzten Wahlimpulses dieser Ziffer wird der I.GW-Markierer belegt und ihm die ZM-Einstellung übergeben. Der Markierer stellt nun fest, ob in der gewählten Richtung (Dekade) noch Ausgänge frei sind. Der erste freie Ausgang wird im Koordinatenschalter markiert - eingestellt - und anschließend die GW-Brücke des I.GW erregt. Dadurch werden die Ausgänge des I.GW mit den Eingängen des markierten II.GW verbunden und dieser gegen Belegungen durch andere I.GW gesperrt. Wahlscheibenimpuls öffnet Schleife, A-Relais fällt ab V-Relais (1000 Ω) spricht an K-Relais (1500 Ω) spricht an und hält über eigenen Kontakt ZM-Spule zieht ersten ZM-Anker an und öffnet ZM-Ruhekontakt ZM-Ruhekontakt schaltet Wählton ab Wahlscheibenimpulsende, Schleife wird wieder geschlossen A-Relais spricht wieder an V-Relais fällt nach Ende der Wahlziffer verzögert ab über die Sperrkette wird der I.GW-Markierer belegt S-Relais ( Ω) spricht an und hält über eigenen Kontakt gewählte Ziffer wird an GW-Markierer übergeben I.GW-Markierer führt Wegesuche durch, und stellt Stangen für den II.GW ein I.GW-Markierer erregt II.GW-Brücke Kontakt der II.GW-Brücke gibt den I.GW-Markierer frei II.GW-Brücke legt Erde über F-Relais an die c-ader zum II.GW (oder GLW) und sperrt diesen gegen weitere Belegungen F-Relais hält über Spannung vom II.GW (GLW) in c-ader weiter gw-kontakt legt Ortstarif über d-ader an den Teilnehmerzähler Wahl weiterer Ziffern: Die vom Teilnehmer ausgesendeten Wahlimpulse erregen das A-Relais des I.GW im Wahlimpulstakt und werden über einen a-kontakt als Erdimpulse auf der a-leitung an den II.GW - oder GLW - weitergegeben. Wahlscheibenimpuls öffnet Schleife, A-Relais fällt ab und V-Relais (1000 Ω) spricht an Funkenlöschung.

33 Fernsprechtechnik Seite 33 a-kontakt gibt Wahlimpuls als Erdimpuls auf der a-leitung zur nachfolgen den Wahlstufe weiter. Wahlscheibenimpulsende schließt Teilnehmerschleife und A-Relais spricht wieder an. a-kontakt schaltet Erde von a-leitung ab und beendet Weiterwahlimpuls. V-Relais (1000 Ω) fällt nach Ende des letzten Wahlimpulses verzögert ab und schaltet die Funkenlöschung für den a-kontakt ab. GESPRÄCH: Sobald der B-Teilnehmer abhebt wird durch das Meldesignal die Weiterleitung der vom Registerverzoner zusätzlich zum Ortstarif - OT - ausgesendeten Ferntarifimpulse an den Teilnehmerzähler vorbereitet. B-Teilnehmer hebt ab, OFLW oder GLW legen Spannung an die b-ader und Z-Relais (8000 Ω) im I.GW spricht an. Bei Ferngesprächen werden vom Registerverzoner durch Unterbrechen der abgehenden c-ader des I.GW zusätzliche Ferntarifimpulse erzeugt. F-Relais fällt für die Dauer des Ferntarifimpulses ab, f-kontakt legt Spannung über V-Relais (500 Ω) an die d-ader und damit an den Teilnehmerzähler. AUSLÖSEN: Durch Auflegen des A-Teilnehmers fallen sowohl AS- als auch GW-Brücke ab und geben den I.GW dadurch frei. A-Teilnehmer legt auf und öffnet Schleife. A-Relais fällt ab, V-Relais (1000 Ω) spricht an. v-kontakt öffnet Haltekreis für AS-Brücke und C-Relais. AS-Brücke trennt Erde von c-ader zur Teilnehmerschaltung ab, die Relais R und T in der Teilnehmerschaltung fallen ab. V-Relais (1000 Ω) fällt verzögert ab, GW-Brücke fällt ab K-Relais fällt verzögert ab, der I.GW ist wieder belegbar.

34 Fernsprechtechnik Seite 34 Der Gruppenleitungswähler (GLW) Bild 34. Gruppenleitungswähler, System 48 HK Der Gruppenleitungswähler - GLW - ist die Kombination eines Gruppenwählers - GW - und eines Leitungswählers - LW. Er verarbeitet die letzten drei Ziffern der Teilnehmerrufnummer und bietet die Möglichkeit einen von 1000 Teilnehmern auszuwählen. Da ein Koordinatenschalter jedoch nur 104 Ausgänge besitzt, müssen zwei Koordinatenschalter in Serie geschaltet werden. Der Gruppenleitungswähler - GLW - Schalter steuert eine der 10 nachgeordneten Hundertergruppen an und arbeitet im Prinzip wie ein Gruppenwähler - GW - Schalter. Der Leitungswähler - LW - Schalter entspricht dem Leitungswähler - LW - eines Hebdrehwählersystems und schaltet einen der hundert, an den LW-Schalter angeschalteten Teilnehmer an.

35 Fernsprechtechnik Seite 35 BELEGEN: Der GW-Markierer der vorgeordneten Wahlstufe legt bei der Wegesuche niederohmige Erde an die kommende c-ader des Gruppenleitungswählers, welche vom vorgeordneten Gruppenwähler übernommen wird, sobald sich der GW-Markierer abschaltet. C-Relais spricht an und hält über eigenen Kontakt. Wahl Der Hundertergruppe: Die Wahlscheibenimpulse werden im I.GW in a-erdimpulse umgesetzt, an die nachfolgenden Wahlstufen weitergegeben und in dem dieser Ziffernstelle entsprechenden Zählmagnet gespeichert. A-Relais (800 Ω) spricht im Rhythmus der Wahlimpulse an. V-Relais (800 Ω) spricht an, der Zählmagnet H wird eingestellt. V- Relais fällt nach Ende der Wahlimpulsserie ab und schaltet auf den Zählmagnet Z um. Zehnerwahl: A-Relais (800 Ω) spricht im Rhythmus der Wahlimpulse an. V-Relais (800 Ω) spricht an, der Zählmagnet Z wird eingestellt. V- Relais fällt nach Ende der Wahlimpulsserie ab und schaltet auf den Zählmagnet E um. Einerwahl: A-Relais (800 Ω) spricht im Rhythmus der Wahlimpulse an. V-Relais (800 Ω) spricht an, der Zählmagnet E wird eingestellt. V- Relais fällt nach Ende der Wahlimpulsserie ab. W-Relais (750 Ω) spricht an und belegt den GLW-Markierer über die Doppelprüfsperrkette. S-Relais spricht in der Sperrkette an und gibt die Zählmagneteinstellungen an den GLW-Markierer weiter. GLW-Markierer stellt die Stangen des GLW- und des LW-Schalters ein und erregt anschließend sowohl eine GLW- als auch eine LW-Brücke. Beide Brücken halten über eigenen Kontakt. Prüfen und Rufen des B-Teilnemers: W-Relais (750 Ω) wird über glw-kontakt verzögert abgeschaltet; während seiner Abfallzeit liegt P-Relais prüfend an der c-ader zur Teilnehmerschaltung des B-Teilnehmers. P-Relais spricht an, wenn der B-Teilnehmer frei ist und es Spannnung von der Teilnehmerschaltung erhält. P-Relais macht sich über eigenen Kontakt niederohmig und sperrt dadurch die Teilnehmerschaltung des B-Teilnehmers gegen anderweitige Belegung. R-Relais spricht im Ruftakt an. r-kontakt schaltet 50 Hz Rufstrom zum B-Teilnehmer. r-kontakt schaltet 450 Hz Ruftton - Freiton - induktiv über A- und B-Relais auf die Sprechader zu A-Teilnehmer.

36 Fernsprechtechnik Seite 36 GESPRÄCH: Sobald der B-Teilnehmer abhebt, werden sowohl Rufstrom, als auch Rufton abgeschaltet und der Gesprächszustand durch Anlegen von Spannung an die a-ader - A-Relais 800 Ω.- und an die b-ader - R-Relais 800Ω - an den I.GW gemeldet. Y-Relais (600 Ω) und Q-Relais (600 Ω) sprechen über die Schleife des B- Teilnehmers an. Z-Relais (3000 Ω) spricht an, z-kontakt unterbricht Ansprechkreis des R-Relais, Rufstrom und Rufton werden dadurch abgeschaltet. z-kontakt legt Spannung über R-Relais (800Ω) an b-ader zum I.GW - Meldekriterium. R-Relais im I.GW erhält Fehlstrom, Z-Relais im I.GW spricht an. AUSLÖSEN: Durch Auflegen des Handapparats des B-Teilnehmers wird die Teilnehmerschleife unterbrochen und der A-Teilnehmer erhält Besetztton vom Gruppenleitungswähler. Die Teilnehmerschaltung des B-Teilnehmers wird freigegeben, d.h. der B-Teilnehmer kann sofort ein neues Aktiv- oder Passivgespräch führen.. B-Teilnehmer legt auf und öffnet Schleife. Q- und Y-Relais fallen ab (je 600 Ω). y-kontakt schließt P-Relais (80 Ω) kurz; dieses fällt verzögert ab. p-kontakt schaltet die Erde zum R- und T-Relais der Teilnehmerschaltung ab und gibt diese dadurch frei. p-kontakt schaltet den Besetztton induktiv über B-Relais (115 Ω, 800 Ω) und A-Relais (115 Ω, 800 Ω) an die Sprechadern zum A-Teilnehmer. Der Gruppenleitungswähler - GLW - und damit die vom A-Teilnehmer aufgebaute Verbindung löst erst aus, wenn auch dieser durch Auflegen seine Schleife öffnet. Durch Öffnen der A-Schleife wird der I.GW - siehe dort - ausgelöst und schaltet die Erde von der c-leitung zur nachfolgenden Wahlstufe ab, wodurch auch diese, und am Ende der Kette auch der GLW auslöst. Bild 35. Verbindungszustand während eines Gesprächs, System 48 HK Die Weitergabe der einzelnen Wahlimpulsserien zu den einzelnen Wahlstufen, die Speisung - Stromversorgung der Teilnehmer - während des Gesprächs, sowie das

37 Fernsprechtechnik Seite 37 Gewährleisten einer qualitativ guten Gesprächsverbindung - Frittstrom - werden anhand obigen Bildes erklärt. Der Anrufsucher - AS - schaltet den rufende Teilnehmer zum I.GW durch. Das A-Relais des I.GW nimmt die Wahlimpulse des A-Teilnehmers auf und steuert zunächst das Einstellen des I.GW - siehe dort. Beim Einstellen der folgenden GW-Stufen und des GLW nimmt wieder das A-Relais des I.GW die Wahlimpulsserie auf und gibt sie mit seinem a- Kontakt an die nachfolgende Wahlstufe weiter. Erde, a-kontakt, I.GW-Schalter a-ader, gw-kontakt des II.GW, A-Relais (1000 Ω), -60= V. Hat der II.GW durchgeschaltet, so schaltet sein gw-kontakt das A-Relais ab. Nun liegt das A-Relais des III.GW im Stromkreis und steuert das Einstellen des Zählmagnets im III.GW. Auf diese Weise wird nach jeder Impulsserie auf die nächste Wahlstufe weitergeschaltet. Im GLW nehmen die Zählmagnete H, Z und E die letzten drei Wahlimpulsserien zur Einstellung des GLW- und des LW-Schalters auf. Die Einstellung der Zählmagnete erfolgt über das A-Relais des GLW, welches in bereits bekannter Weise durch den a-kontakt des I.GW gesteuert wird. GLW-Schalter und LW-Schalter werden eingestellt und schalten den GLW zur Teilnehmerschaltung - TS - des B-Teilnehmers durch. Das P-Relais des GLW - nicht dargestellt - spricht an wenn der B-Teilnehmer frei ist und schaltet die Sprechadern zum Teilnehmer durch, der jetzt gerufen wird. Y-Relais und Q-Relais des gerufenen Teilnehmers ziehen an, wenn dieser durch Abheben seines Handapparates die Teilnehmerschleife schließt; die Gesprächsverbindung ist durchgeschaltet. Die Speisung des rufenden Teilnehmers erfolgt über die Relais A und D im I.GW, während der gerufene Teilnehmer seine Speisung über die Relais Y und Q im GLW erhält. Die Kondensatoren in der a/b-ader bzw. im OLÜ verhindern den Kurzschluß der Gleichspannungen zwischen den Sprechadern, die Induktivitäten der Speiserelais verhindern den Kurzschluß der Sprechwechselspannung während des Gesprächs. Bei bestehendem Gespräch sind die A-Relais aller GW-Stufen zwischen dem OLÜ im I.GW und den Kondensatoren im GLW abgeschaltet. Über diesen Teil der Sprechverbindung fließt sowohl in der a-ader als auch in der b-ader ein sog. Frittstrom. Erde, Widerstand 8kΩ, OLÜ, a-ader zum GLW, A-Relais (800 Ω), -60V Erde, Z-Relais (8kΩ), OLÜ, b-ader zum GLW, R-Relais (800 Ω), -60V Der geringe Frittstrom gewährleistet eine gute Kontaktgabe aller im Sprechkreis liegenden Kontakte. Unter Fritten versteht man den Vorgang, daß bei Auftreten hoher Kontaktübergangswiderstände die Spannung an diesen Kontakten ansteigt und dadurch einen hier entstandenen isolierenden Belag zerstört. Dadurch wird der Kontaktwiderstand auf einen niederen Wert gehalten. Die Widerstände in der a/b-ader sind in ihren Werten stets gleich groß. Durch diese Symmetrie ist gewährleistet, daß sich bei induktiver Kopplung zu anderen Sprechverbindungen in beiden Sprechadern gleich große Spannungen ergeben. Da sie die gleiche Richtung haben, heben sie sich jedoch gegenseitig auf, wodurch "Nebensprechen", d.h. Mithören anderer Gespräche vermieden wird.

38 Fernsprechtechnik Seite Fernvermittlungstechnik Nach Vereinheitlichung der Ortsvermittlungstechnik wurde zu Beginn der fünfziger Jahre die Automatisierung der Landesfernwahl in Angriff genommen. Ortsvermittlungstechnik und Fernvermittlungstechnik unterscheiden sich prinzipiell dadurch, daß an Fernämter keine Teilnehmer angeschaltet sind, und daß die Übertragungswege nicht zweidrähtig, sondern vierdrähtig geführt sind. Vierdrähtig bedeutet in diesem Zusammenhang, daß für jede Gesprächsrichtung ein eigener Übertragungsweg, z.b. in Form eines symmetrischen Adernpaares zur Verfügung steht. Dies ist notwendig, da die Sprechströme auf Grund der großen Entfernungen und der dadurch vorhandenen Leitungslängen verstärkt werden müssen, und eine solche Verstärkung nur in einer Richtung durchgeführt werden kann. Die Vollautomatisierung des Fernverkehrs wurde zunächst mit dem dafür in Österreich entwickelten Fernwählsystem 51 begonnen. Ähnlich wie in der Ortsvermittlungstechnik ab Anfang der fünfziger Jahre, wurden in der Ferntechnik ab Anfang der siebziger Jahre durch den Einsatz anderer Koppelelemente und auch modernerer Steuerungstechniken weitere Fernwählsysteme, nämlich 11E-F und ESK-F eingesetzt. Fernwählsystem 51: Es erfüllt alle Forderungen an ein Fernwählsystem, ausgenommen flexible Leitweglenkung und Network-Management. Es ist ein schritthaltendes, elektromechanisches System. Jedem Eingang in das Fernnetz ist ein individueller Registerverzoner RV 51 vorgeschaltet, der das Routing und Zoning besorgt; das Signalling geschieht in den Leitungssätzen. Fernwählsystem 11E-F: Es erfüllt alle Forderungen an ein Fernwählsystem. Es ist ein registergesteuertes, elektromechanisches System mit vollelektronischem Leitwegzuordner und besitzt eine 2- bis 3-stufige Zwischenleitungsanordnung als Richtungswahlstufe. Die Koppelvielfache sind mittels eines minaturisierten Koordinatenschalters - dem sog. Miniswitch - mit 8 Ein- und 16 Ausgängen realisiert. Der Hauptfunktionsträger ist ein minaturisiertes Relais, das Relais 65. Fernwählsystem ESK-F: Es erfüllt alle Forderungen an ein Fernwählsystem. Es ist ein registergesteuertes, halbelektronisches System mit vollelektronischen Markierern und Leitwegzuordnern mit begrenzt angewendeter SW-Programmsteuerung. Es besitzt eine 4-stufige Zwischenleitungsanordnung als Richtungswahlstufe; die Koppelelemente sind aus ESK- Relais zusammengestellt. Hauptfunktionsträger sind: ESK-Relais, Ferritkernspeichermatritzen, Dioden und diskrete Halbleiter.

39 Fernsprechtechnik Seite 39 Prinzip eines registergesteuerten Fernwahlsystems Bild 36. Blockschaltbild eines registergesteuerten Fernwählsystems Aufgaben des Leitungssatzes: Leitungssignalisierung während der ganzen Verbindung; z.b. Belegungserkennung, etc. Heranholen eines Registers während des Verbindungsaufbaues Abgabe der Ursprungskennung an das Register Weitergabe der Signalisierung von der kommenden Leitung zum Register und umgekehrt; z.b. Wahlimpulse bzw. MFC-Zeichengabe. Bei kommenden Leitungen von Ortsämtern: Speicherung des anzulegenden Gebührentaktes Bei Meldung des B-Teilnehmers: Abtrennen des Registers Durchschalten der Sprechadern Anschalten des gespeicherten Gebührentaktes "Halten der Verbindung" durch das Koppelnetz Aufgaben des Registers: Moderne Systeme sind aus Kosten- und Flexibilitätsgründen, die das gesamte Netz betreffen, nicht mehr schritthaltend. Deshalb benötigt man zwischen dem, was der Teilnehmer wählt und dem tatsächlichen Weg, den die Verbindung nehmen wird, eine Umsetzstelle, das sogenannte Register, mit folgenden Aufgaben: Aufnahme und Speicherung der Ursprungskennung (wo kommt die Leitung her) Aufnahme und Speicherung sämtlicher einlangender Wahlziffern (bis zu 16) Anbieten von Wahlziffern und der Ursprungskennung an den Leitwegzuordner zwecks Errechnung des Leitweges (d.h. der einzustellenden Richtung und ev. zu unterdrückender bzw. nachzusendender Ziffern) und der Verzonung Durchgabe der Zoneninformation an den Eingangssatz Bei 11E: Aufnahme der gesamten Leitweginformation im Register. Bei ESK: Leitweginformation wird sofort an den Markierer weitergegeben, an das Register nur die Vorsatzziffern Abschaltung des Registers in folgenden Fällen:

40 Fernsprechtechnik Seite 40 Wahlspeicher leer bei IW-IW und Ursprung nicht 0rtsamt Wenn bei Ursprung Ortsamt nach ca. 10 s keine weitere Wahlziffer mehr eintrifft Bei Empfang des Meldezeichens Bei Empfang des Gassenbesetztzeichens Bei Empfang von mehr als 16 B-Ziffern etc. Aufgaben des Leitwegzuordners: Umwandlung der gewählten Ziffernkombinationen in Leitweg- und Zonenaussagen Entsprechende Maßnahmen bei nicht existierenden Ziffernkombinationen Die Zonenaussagen müssen von außen her (Tageszeit) beeinflußbar sein Auch bestimmte Leitwegaussagen müssen von außen beeinflußbar sein (flexible alternative Leitweglenkung) Aufgaben eines Markierers bei einer mehrstufigen Zwischenleitungsanordnung Bestimmung eines freien Ausganges im Bündel, das der Leitwegaussage entspricht. Der Eingang ist ja durch die unwiderrufliche Belegung des Eingangssatzes gegeben Auffinden mindestens eines freien Weges durch das Koppelnetz (= 3 hintereinandergeschaltete Zwischenleitungen) zwischen Eingang und Ausgang Mehrmaliges Wiederholen obiger Aktivitäten bei Wechsel des freien Ausganges, wenn nicht gleich ein freier Weg durch das Koppelnetz gefunden wurde Einleiten von "Gassenbesetzt", wenn entweder kein freier Ausgang vorhanden ist, oder auch nach mehreren Versuchen kein freier Weg gefunden werden kann.

41 Fernsprechtechnik Seite Bauelemente der analogen Vermittlungstechnik Das Relais Das Relais ist ein elektromagnetisch betriebener Schalter, mit dessen Kontakten man Stromwege Ein-, Aus- und Umschalten kann. In der Telegraphie und Steuertechnik werden z.b. Relais mit schwachen Fernströmen gesteuert und schalten mit ihren Kontakten kräftige Lokalstromkreise. Im grundsätzlichen Aufbau besteht das Relais meist aus einem Weicheisenkern, um den die aktive Magnetwicklung gelegt ist. Bei Stromdurchfluß erzeugt diese Wicklung ein Magnetfeld, das - verstärkt durch den Eisenkern - einen beweglichen Anker anzieht, der seinerseits Kontakte betätigt. Nach Ausschalten des Stromflusses verschwindet das Magnetfeld, der Anker fällt durch Federkraft in seine Ruhelage und die Kontakte kehren in die Ausgangsstellung zurück. Bild 37. Funktionsprinzip eines Gleichstromrelais Relais können nach verschiedenen Gesichtspunkten unterschieden werden: (Eine systematische Einteilung der Relais hängt von jeweils verschiedenen Gesichtspunkten ab) nach der Arbeitsweise: Relais mit normaler Schaltzeit, anzugverzögerte Relais, abfallverzögerte Relais, anzugbeschleunigte Relais, abfallbeschleunigte Relais, stark anzug- und abfallbeschleunigte Relais, Haftrelais, Verklinkrelais (Stützrelais), Resonanzrelais, Stufenrelais, polarisierte Relais (Telegraphenrelais); nach dem Verwendungszweck: Starkstromrelais, Schwachstromrelais; nach der Betriebsstromart: Gleichstromrelais, Wechselstromrelais; nach der Bauform: Flachrelais, Rundrelais, Doppelrundrelais, Schneidankerrelais, Achsankerrelais, Klappankerrelais, Polwenderelais, Drahtfederrelais, Kammrelais, Keilrelais, Zähl- und Speicherrelais, Wählerrelais, ESK-Relais, Herkon-Relais und andere Bauformen.

42 Fernsprechtechnik Seite Das Flachrelais Dieses Relais - auch mit DIN-Relais bezeichnet - ist das am meisten verwendete Gleichstromrelais in der Schwachstromtechnik. Die Kontaktbestückung und Wicklungen sind in weiten Grenzen variabel. Bild 38. Flachrelais Dort, wo eine größere Kontaktzahl benötigt wird, werden die Flachfederkontakte durch Drahtfedern ersetzt. Ein solches Flachrelais wird dann Relais mit Drahtfedersatz oder kurz "Drahtfederrelais" genannt. Solche Relais können z.b. 12 Schließer oder 6 Schließer und 6 Öffner besitzen. Die Kontaktfedern bestehen aus Neusilber-Federdraht mit aufgeschweißten Palladiumkontakten. Dies gewährleistet gute Kontaktgabe, lange Lebensdauer, kurze Ansprechzeit, verringerte Ansprechleistung und einfache Justierung. Bild 39. Drahtfederrelais

43 Fernsprechtechnik Seite 43 Bild 40. Aufbau des Flachrelais Die wichtigsten Werte des Spulenaufbaues sind am Spulenzettel aufgedruckt, z.b.: I (12) ,13 CuL II (34) ,10 CuL III (56) bif 0,10 WdSS Ordnungszahl Lötstifte Widerstand in Ohm Windungszahl Drahtdurchmesser Drahtart und Isolation Erklärung: Die römische Ziffer ist die Ordnungszahl und gibt die Lage der Wicklung vom Kern gezählt - an. Die beiden Ziffern jeder Reihe - in Klammer gesetzt - sind jene Lötfahnen, an denen die Wicklungsenden angelötet sind. Die nächste Zifferngruppe bedeutet den Ohmwert der Wicklung. Daran schließt sich die Angabe des Drahtdurchmessers in Millimeter. Die Buchstaben geben über das Material des Drahtes und dessen Isolation Auskunft. Cu = Kupfer, Wd = Widerstandsmaterial, L = Lack, S = Seidenisolation, SS = 2-fache Seidenisolation. Abschließend folgt das Firmenzeichen und die Nummer der Bauvorschrift, unter der dieses Relais jederzeit nachbestellt werden kann. Magnetwicklung Diese Wicklung - auch Arbeits-, Erreger-, aktive oder wirksame Wicklung bezeichnet - wird aus lackisoliertem Kupferdraht in Stärken von 0,05 bis 1 mm hergestellt. Der jeweilige Draht wird in einer Richtung um den Relaiskern gewickelt. Die Windungszahl ist für die Arbeitseigenschaften des Relais von großer Bedeutung und wird daher genau eingehalten. Der ohmsche Widerstand kann jedoch bis zu + 10 % abweichen: Die Stärke des Magnetfeldes hängt vom Strom, der die Wicklung durchfließt, und von der Windungszahl ab. Das Produkt dieser Größen bezeichnet man als magnetomotorische Kraft oder Durchflutung und gibt es in der Maßeinheit Amperewindungen (AW) an.

44 Fernsprechtechnik Seite 44 Man unterscheidet folgende Werte: Ansprechwert: Ein Flachrelais mit normaler Kontaktbestückung benötigt zum Anziehen des Ankers ca. 130 AW, ein Rundrelais ca. 200 AW, ein Telegraphenrelais nur 20 AW. Um ein sicheres Arbeiten während des Betriebes zu garantieren, gibt man Relais mit geringer Schalthäufigkeit die doppelte Zahl der Ansprech - Amperewindungen, Relais mit großer Schalthäufigkeit, die fünffache Zahl der Ansprech - Amperewindungen. Haltewert: Hat ein Relais seinen Anker einmal angezogen, genügt ein geringerer Strom, um den Anker am Kern festzuhalten, da der störende magnetische Widerstand des Luftspaltes zwischen Kern und Anker verringert ist. Abfallwert: Verringert man nun den Haltestrom, so erreicht man schließlich einen Wert, bei dem das Relais sicher abfällt. Fehlstromwert: Durch ein abgefallenes Relais kann man Ströme bis zum Fehlstromwert fließen lassen, ohne daß das Relais anspricht. Bild 41. Schaltwerte eines Relais Das Rundrelais Dieses Relais mittlerer Baugröße findet als Gleichstromrelais vorwiegend in Fernsprechanlagen Verwendung. Es ist jedoch auch in Steueranlagen (mit Starkstromkontakten versehen) in Anwendung. Die kleinere Ausführung des Rundrelais findet als Kleinrelais ebenfalls in Signal-, Steuer-, Regel- und Fernsprechanlagen Verwendung. Fallweise ist dieses Relais auch mit einer Staubschutzkappe versehen. Ein aus 2 Rundrelais mit gemeinsamen Joch bestehendes Gleichstromrelais wird als Doppelrundrelais bezeichnet und vorwiegend in der Fernsprechtechnik als Teilnehmerrelais verwendet.

45 Fernsprechtechnik Seite 45 Bild 42. Rundrelais Bild 43. Doppelrundrelais Das ESK-Relais Das ESK--Relais wurde vor allem zur Durchschaltung der Sprechwege in modernen Fernsprechvermittlungssystemen entwickelt. Es hat gegenüber einem Wähler den Vorteil einer schnelleren, geräuschloseren Arbeitsweise, einer Edelmetallkontaktgabe, größerer Lebensdauer und geringerem Stromverbrauch. Der konstruktive Aufbau faßt Anker und Kontaktfedern (aus Palladium) zu einer Einheit zusammen, wodurch das Relais klein gehalten werden kann. Zur einfacheren Montage werden 5 solcher Relais in einem Streifen zusammengefaßt. Bei der Verwendung als Koppelfeldrelais kann ein solcher Relaisstreifen z.b. anstelle eines vierarmigen Wählers mit 5 Schritten Verwendung finden. Die Kontaktbleche sind dann durchgehend ausgeführt und bilden ein Vielfach. Es ist aber auch möglich, die Relais eines Streifens einzeln als Funktionsrelais zu verwenden; das Kontaktblech zerfällt dann in fünf Einzelteile.

46 Fernsprechtechnik Seite 46 Bild 44. Aufbau eines ESK-Relais Der Gleichstromfluß durch die Ansprechspule erzeugt ein Magnetfeld, dessen Weg vom Flußbügel und den anliegenden Kontaktfedern, über den Luftspalt, die Polbleche wieder zum Flußbügel verläuft. Flußbügel und Kontaktfedern werden gleichsinnig magnetisiert und stoßen einander ab. Die Kontaktfedern werden außerdem von den gegensinnig magnetisierten Polblechen angezogen. Dies erklärt die rasche Schaltzeit von Millisekunden. Bild 45. ESK-Relaisstreifen mit 5 Einzelrelais Der Zählmagnet (Zähl- und Speicherrelais) Der Zählmagnet ist ein elektromagnetisches Relais mit 10 Ankern, jedoch ohne Stoßklinke oder ähnliche mechanisch stark beanspruchte Teile. Er schaltet seine Kontakte entsprechend der Zahl der Gleichstromimpulse, die auf seine Anzugwicklung gegeben werden. Der Zählmagnet kann als Ersatz für einen einbahnigen Drehwähler mit zehn Schritten in Wähl-, Zähl- und Steuerschaltungen verwendet werden. Seine besonderen Vorteile sind Edelmetallkontakte, kleiner Leistungsbedarf, kurze Auslösezeiten, kleiner Platzbedarf und Wartungslosigkeit.

47 Fernsprechtechnik Seite 47 Bild 46. Zählmagnet (schematischer Aufbau) Arbeitsweise Der magnetische Kreis besteht aus dem Kern, Joch, Hauptpol und 10 gleichen Ankern. An den Hauptpol ist über einen Luftspalt der Nebenpol angeschlossen, der, zusammen mit der Vorbereitungsfeder und der Haltefeder, die Arbeitsweise der Anker gewährleistet. Die Haltefeder ist nach unten, die Vorbereitungsfeder mit geringer Kraft nach oben gespannt. Die Haltefeder ist vorn schräg geführt, so daß sie jeweils auf den nächsten Anker drückt. In der Ruhelage des Zählmagneten sind deshalb die Anker gegen den Nebenpol gehalten, während der Anker 1 durch seine Vorbereitungsfeder in der Mittellage zwischen Haupt- und Nebenpol gehalten wird. Bild 47. Betätigungsphasen der Kontakte des ZM Wenn der magnetische Kreis durch den ersten Gleichstromimpuls erregt wird, so zieht der 1. Anker an und betätigt die Haltefeder 1, öffnet den Nullkontakt (Prüfkontakt) und schließt seinen Kontaktfedersatz. Die Anker werden durch den magnetischen Nebenschluß am Nebenpol festgehalten. Nach Abschalten des Stromes bei Impulsende, bleibt der angezogene Anker 1 am Hauptpol haften, da der Spulenkern genügend Remanenz besitzt, um alle

48 Fernsprechtechnik Seite 48 angezogenen Anker mit ihrer Kontaktbelastung zu halten. Das magnetische Feld des Nebenpols aber wird soweit abgebaut, daß der zweite Anker, dessen Haltefeder durch Anker 1 abgehoben wurde, von seiner Vorbereitungsfeder in die Mittellage gestellt wird. Beim nächsten Impuls wird dann der zweite Anker angezogen. Dieses Spiel wiederholt sich bei jedem Impuls. Nach Beendigung des Wähl- oder Zählvorganges genügt ein gegengerichteter Impuls in die Abwurfwicklung, um alle Anker des Zählmagneten wieder in die Ausgangsstellung zu bringen. Bild 48. Zählmagnet (Ansicht) Der Drehwähler Der Drehwähler ist ein elektromagnetisches Schrittschaltgerät mit einer Bewegungsrichtung, das bis zu 6 Adern auf eine oder mehrere abgehende Leitungen durchschaltet. Er eignet sich für vielerlei elektrische Schaltaufgaben: Programmsteuerungen, Abzählvorrichtungen, Registriereinrichtungen sowie für sich wiederholende Vorgänge mit gleichbleibender Reihenfolge. Der Drehwähler besteht aus dem Kontaktsatz und dem Schaltwerk. Das Schaltwerk ist auch im eingebauten Zustand des Wählers auswechselbar. Die Kontaktlamellen sind in einer Kontaktbahn halbkreisförmig nebeneinander angeordnet und an der Rückseite mit Lötfahnen zum Anschluß der Leitungen oder Vielfachverbindungen versehen. Je nach Anzahl der zu schaltenden Adern sind mehrere Kontaktbahnen - getrennt durch Isolierbahnen - übereinander angeordnet.

49 Fernsprechtechnik Seite 49 Bild 49. Schrittschalt-Drehwähler Arbeitsweise Von der Magnetspule wird der Anker angezogen und ein Hebelarm mit Stoßklinke transportiert ein Schaltrad und damit den Schaltarmsatz um einen Schritt, = 1 Kontaktlamelle, weiter. Die Steuergeschwindigkeit kann bis zu 4O Schritte pro Sekunde betragen. Die Mehrzahl der verwendeten Drehwähler besitzt einen Winkelanker. Dieser hat jedoch den Nachteil, daß zum Ankeranzug ein größeres Magnetfeld nötig ist. Der Ankeraufprall ergibt ein lautes Geräusch und erzeugt Erschütterungen, die durch federnde Befestigungen abgefangen werden müssen. Drehwähler mit Walzanker benötigen auf Grund der gewölbten Walzbahn und des daher fast gleichbleibenden Luftspaltes ein geringeres Magnetfeld. Die Anzugbewegung erfolgt gleichmäßig und der Anker zieht weich und geräuscharm an Der Hebdrehwähler Der Hebdrehwähler ist ein elektromagnetisches Schrittschaltwerk mit 2 Bewegungsrichtungen. Durch Impulse gesteuert bestreichen Heb- und nachfolgende Drehschritte mit 3 Schaltarmen je ein Kontaktfeld mit 100 Lamellen Der Hebdrehwähler bietet somit die Möglichkeit, gleichzeitig 3 ankommende Leitungen (a, b und c Ader) wahlweise mit 3 von 3 x l00 abgehenden Leitungen zu verbinden. Durch seine Vielzahl an Schaltvarianten eignet sich der Hebdrehwähler nicht nur als

50 Fernsprechtechnik Seite 50 Verbindungsorgan in Fernsprechvermittlungsstellen, sondern auch zum Aufbau von Steuerungs- und Registriereinrichtungen. Bild 50. Viereckwähler Der Hebdrehwähler besteht aus dem Schaltwerk und dem dazugehörenden Kontaktsatz. Bild 51. Kontaktbank und Schaltwerk des Viereckwählers Kontakt Kurzbezeichnung Schaltfunktion Hebmagnetkontakt h -Kontakt bei jedem Hebschritt Drehmagnetkontakt d -Kontakt bei jedem Drehschritt Kopfkontakt k -Kontakt beim Verlassen der Ruhestellung Wellenkontakt w -Kontakt beim Verlassen der Ruhestellung

51 Fernsprechtechnik Seite 51 Zur Grundausstattung jedes Hebdrehwählers gehören der Kopfkontakt, der Wellenkontakt und der Drehmagnetkontakt. Bei der Einstellung des Hebdrehwählers werden die Schaltarme zunächst in den gewünschten Höhenschritt (Dekade) gehoben, dann auf den gewünschten Drehschritt gedreht. Zur Rückkehr in die Ruhelage werden die Schaltarme in der jeweiligen Höhenlage weitergedreht, bis sie hinter der letzten Kontaktlamelle herabfallen und durch Federkraft wieder in die Ausgangsstellung zurückgedreht werden. Die Schaltarme beschreiben also einen Weg, der dem Wähler die Bezeichnung Viereckwähler einbrachte. Gesteuert durch einen Relaissatz löst die erste Wahlimpulsserie eine Hebbewegung der Schaltachse aus, die zweite Wahlimpulsserie eine Drehbewegung. Zwischen Heb- und Drehbewegung muß eine Pause von mindestens 180 Millisekunden sein, die durch die Vorlaufzeit (Spatium) moderner Nummernschalter ohnedies gewährleistet ist. An einem Schrittanzeiger kann man sofort ablesen, auf welchem Höhen- und Drehschritt sich der Wähler befindet. Die Stromaufnahme der Wählerspulen beträgt ungefähr 800 ma. Die maximale Schalthäufigkeit beträgt 40 Schritte je Sekunde. Die Höhenschrittsteuerung der Hebdrehwähler erfolgt sowohl bei Verwendung als Gruppenwähler aber auch als Leitungswähler durch den Nummernschalter mit einer Frequenz von 10 Hertz. Bei Leitungswählern werden auch die Drehschritte und damit die Auswahl der Teilnehmerleitung durch den Nummernschalter gesteuert. Die Steuerung der Drehschritte bei (Gruppenwählern, und damit die Auswahl der nächsten freien Schaltstufe, erfolgt in freier Wahl, wechselweise mit Relais Der Motor-Drehwähler Der Motor-Drehwähler ist ein Drehwähler mit einer Bewegungsrichtung, der aus einem Laufwerk und einer Kontaktbank besteht. Der Antrieb erfolgt durch das Laufwerk mittels zweier um 90 Grad versetzter Magnetspulen, die abwechselnd unter Strom gesetzt werden und aus je einer Arbeits- und Bremswicklung bestehen. Aus dieser Arbeitsweise ergibt sich ein rascher, ruhiger und erschütterungsfreier Lauf. Je nach Aufbau der Kontaktbank unterscheidet man Motor-Drehwähler mit 52 oder 104 Kontaktausgängen (Anschlußmöglichkeiten). Es werden jedoch auch Motor-Drehwähler mit geringeren Anschlußmöglichkeiten hergestellt. Durch seine hohe Steuergeschwindigkeit kann der Motor-Drehwähler anstelle von Hebdrehwählern als Gruppenwähler und Leitungswähler eingesetzt werden.

52 Fernsprechtechnik Seite 52 Bild 52. Motor-Drehwähler Arbeitsweise Nach Schließen des Einschaltekontaktes fließt Strom über den Motorkontakt m2, die Magnetspule M2 zum Minuspol. Vor der Magnetspule M2 liegt der Hilfspol des Rotorankers und dieser wird nun in das Magnetfeld der Rotorspule M2 gezogen, bis schließlich der Hauptpol in Achsmitte liegt. Knapp vor diesem Zeitpunkt öffnet jedoch der Motorkontakt m2 und Motorkontakt m1 schließt. Nun setzt der Stromfluß durch die Motorspule M1 ein, diese zieht den davorliegenden Nebenpol in ihren Magnetkreis bis schließlich wieder der Hauptpol vor der Motorspule M1 liegt. Es öffnet wieder Motorkontakt m1 und Motorkontakt m2 schließt, worauf das eben besprochene Zusammenspiel von Neuem beginnt. Durch dieses wechselweise Ein- und Ausschalten der Motormagnete wird der Rotor in Drehung versetzt. Zum Stillsetzen des Wählers wird der Stillsetzkontakt (Kontakt eines Prüfrelais) geschlossen, wodurch beide Motorspulen unter Strom gesetzt werden. Der Rotoranker wird noch etwas weiter gedreht und liegt im Stillstand ca. 12 Grad gegen die Mittellinie der Hilfspole verschoben. Die Rastscheibe mit der Rastfeder sichert die Einhaltung dieser Stellung auch im stromlosen Zustand der Motorspulen. Die Steuerung des Motordrehwählers kann sowohl in gezwungener Wahl mittels Nummernschalter, als auch in Freiwahl mit Hilfe von Relais oder durch Eigensteuerung erfolgen.

53 Fernsprechtechnik Seite Der Koordinatenschalter Der Koordinatenschalter wird in Fernsprechanlagen als Koppelfeld anstelle von Wählern verwendet. Seine Einstellung geschieht mit einfachen relaisartigen Ankerbewegungen. Daher entfällt jede Ölung, Fettung und Nachjustierung, wie dies bei Laufwählern in gewissen Zeitabständen notwendig ist. Da die Kontakte nur angedrückt und nicht geschliffen werden, ist ihre Abnützung so gering, daß sie mit Edelmetall ausgerüstet sind und so eine bessere Kontaktgüte gewährleisten. Im Gegensatz zum ESK-Koppelfeld besitzt der Koordinatenschalter bei gleichen Anzahl von Koppelpunkten wesentlich weniger elektromagnetische Spulen. Die Betätigung der einzelnen Kontaktsätze geschieht über horizontale und vertikale Einstellglieder, die Stangen bzw. Brücken. Je Einstellglied gibt es nur einen Elektromagnet. Beim Koordinatenschalter wird der zu schaltende Kontakt zunächst gekennzeichnet. Diese Markierung wird mittels der nach 2 Richtungen schwenkbaren Stangen durchgeführt. Die Schaltung des Kontaktes erfolgt an der Brücke durch den Brückenanker. Bild 53. Koordinatenschalter KS55f

54 Fernsprechtechnik Seite 54 Bild 54. Schaltprinzip des Koordinatenschalters Betätigung eines Kontaktes Die Markierung des zu betätigenden Kontaktes erfolgt durch Schwenken der Stange (Stangenanker wird vom Stangenmagnet angezogen). Die Markierfeder legt sich in die Fangzone des Betätigungssteges. Der Brückenanker klemmt bei anschließender Betätigung die Markierfeder in den Betätigungssteg ein. Dadurch ist dieser eine Betätigungssteg mit dem Brückenanker sozusagen verkuppelt. Über den Betätigungssteg werden auch die entsprechenden Kontaktfedern an die senkrecht gespannten Kontaktdrähte gedrückt. Die übrigen Betätigungsstege ragen durch die Ausnehmungen des Brückenankers, die Kontakte bleiben in Ruhestellung. Nach Anziehen des Brückenankers wird der Stangenanker gelöst, die Stange geht in die Ruhestellung zurück, die eingeklemmte Markierfeder bleibt jedoch infolge der Elastizität im Betätigungssteg vom Brückenanker eingeklemmt. Nach Lösen des Brückenankers federt die Markierfeder in ihre Ruhelage zurück, die Kontakte drücken durch ihre Federkraft den Betätigungssteg in seine Ruhelage. Verwendung eines Koordinatenschalters anstelle von Hebdrehwählern Wenn eine Brücke des Koordinatenschalters die Funktion eines HDW mit 100 dreiadrigen Ausgängen übernehmen soll, so benötigt man Brücken mit je 12 Kontaktfedern pro Stangenmagnet und 12 Kontaktdrähten. Zur Markierung dienen 15 Stangen mit je einer Markierfeder je Brücke. Es ist aber auch möglich, die 100 Ausgänge vieradrig durchzuschalten; dann benötigt man nicht 12, sondern 16 Kontaktfedern und Kontaktdrähte.

55 Fernsprechtechnik Seite 55 Bild 55. Prinzipdarstellung der Schaltung eines Koordinatenschalters Die beiden obersten Stangen dienen zur Umschaltung der Eingangsleitungen (vom Verbindungsrelaissatz) auf jeweils 4 oder 16 Kontaktdrähte. Je nachdem, welche der beiden Umschaltestangen in eine ihrer beiden Richtungen schwenkt, wird der Eingang für eine Vierergruppe der senkrechten Kontaktdrähte ausgewählt. Wird gleichzeitig die entsprechende Markierstange (Stange 3... l5) und anschließend der Brückenanker betätigt, so sind die vier Eingangsleitungen mit einer der 104 Vierergruppen verbunden. Bei jeder Belegung müssen also eine Umschaltestange und eine Markierstange ansprechen. Jede Brücke des Koordinatenschalters stellt somit einen Wähler dar, an dessen Kontakte die Teilnehmer vielfach angeschaltet sind Der Miniswitch Als Koppelelement wird im Sprechwegenetz auch ein miniaturisierter Koordinatenschalter, der sogenannte "Miniswitch", eingesetzt. Der Miniswitch weist gegenüber dem herkömmlichen Koordinatenschalter folgende Eigenschaften auf: kleinere Abmessungen und geringeres Gewicht schnelleres Durchschalten eine mindestens ebenso hohe Kontaktgüte und Lebensdauer wie beim herkömmlichen Koordinatenschalter Betätigung durch Stromimpulse und mechanische Verriegelung der ausgewählten Koppelpunkteinstellung Verwendung geradliniger Bewegung und Kraftübertragung durch Zug, was den Einsatz leichter Kunststoffteile erlaubt Funktions- und Konstruktionsvereinfachung führen zu einer geringen Anzahl verschiedener Einzelteile mechanischer Aufbau auf einer Leiterplatte im Ausmaß von etwa A4

56 Fernsprechtechnik Seite 56 Bild 56. Miniswitch Der Miniswitch ist in Matrizenform auf einer doppelseitig kaschierten Leiterplatte aufgebaut und weist 512 einzelne Edelmetallkontakte in Form beweglicher Federn auf. Dadurch ergeben sich 16 x 16 zweiadrige oder 8 x 16 vieradrige Koppelpunkte; durch Parallelschalten von Miniswitches kann die Anzahl der durchzuschaltenden Adern auf 8, 12 oder 16 erhöht werden. Die bewegliche Schraubenfeder ist mit Vorspannung gewickelt; sie wird im Betrieb in zwei zueinander orthogonale Richtungen ausgelenkt. Durch die Vorspannung werden die Windungen aneinandergepreßt; die dadurch bei der Bewegung entstehende innere Reibung wirkt schwingungsdämpfend; außerdem ist die Feder selbstrichtend und kann direkt in die Leiterplatte eingelötet werden. Die Federn bestehen aus Phosphorbronze und sind mit der bewährten 70/30 Silber-Palladium-Legierung als Kontaktmaterial beschichtet. Bild 57. Miniswitch, Auswahl- und Schaltstreifen

57 Fernsprechtechnik Seite 57 Arbeitsweise Der Miniswitch wird durch Stromimpulse durch die Elektromagnete der entsprechenden Auswahl- (Select) und Schaltstreifen (Connect) eingestellt Die Auswahl- und Schaltstreifen sind Kunststoffstreifen, die mit geeignet geformten Ausnehmungen versehen sind. In diese Ausnehmungen ragen die beweglichen Kontakte, die durch die Kunststoffstreifen mitgenommen werden. Bild 58. Vorgang einer Koppelpunktdurchschaltung (a) Ruhelage, Koppelpunktkontakte offen (b) Durch Erregen eines Schaltstreifenmagnets wird der entsprechende Schaltstreifen (Connect) in die Vorbereitungsstellung gebracht. (c) (d) (e) (f) (g) Während der Schaltstreifenmagnet noch erregt ist, wird durch Erregung eines Auswahlmagnetes der entsprechende Auswahlstreifen verschoben. Der Auswahlstreifen nimmt dabei die ihm zugeordneten Kontaktfedern mit. Am Ende des Stromimpulses im Schaltstreifenmagnet geht der Schaltstreifen in die Ruhelage zurück, nimmt dabei die durch den Auswahlstreifen vorbereitete Kontaktfeder mit und preßt sie in die V-förmige Kerbe. Der Koppelpunkt ist damit geschlossen und bildet durch die spezielle Konstruktion seiner mechanischen Einzelteile jeweils Doppelkontakte. Der Auswahlstreifen geht in die Ruhelage zurück, alle nicht geschlossenen Kontakte nehmen wieder ihre Ruhelage ein. Der geschlossene Koppelpunkt ist mechanisch verriegelt. Durch Erregen des zu der Verbindung gehörenden Schaltstreifenmagnets wird die mechanische Verriegelung gelöst die Kontaktfeder kann in die Ruhelage zurückkehren.

58 Fernsprechtechnik Seite 58 2 Digitale Fernsprechtechnik 2.1 Grundlagen der PCM-Technik Angefangen hat die Fernsprechtechnik mit individuellen Verbindungswegen, d. h. für jede Fernsprechverbindung wurde ein eigenes Adernpaar geschaltet. Wegen der Vielzahl räumlich nebeneinander geführter Leitungen bezeichnet man solche Anordnungen als Raumvielfach (SDM = space division multiplex). Da im Leitungsnetz ein besonders hoher Anteil der Investitionskosten steckt, war man frühzeitig bemüht, wenigstens die Leitungen des Weitverkehrs mehrfach auszunützen. Das führte zur Frequenzmultiplextechnik (FDM = frequency division multiplex). Die Frequenzmultiplextechnik ist nur eine der Möglichkeiten, Leitungen mehrfach auszunützen. Eine weitere Möglichkeit ist die Zeitmultiplextechnik (TDM = time division multiplex). Hier werden die Fernsprechsignale zeitlich nacheinander übertragen. Bild 59 zeigt als Beispiel eine Periode mit 32 Zeitschlitzen. Diese Unterteilung wiederholt sich alle 125 µs in aufeinanderfolgenden Perioden. Einem Fernsprechsignal wird jeweils ein bestimmter Zeitschlitz in jeder der aufeinanderfolgenden Perioden zugeordnet. Bild 59. Prinzip des Zeitmultiplex Der Zeitmultiplextechnik liegt die Idee zugrunde, daß zur Übertragung von Schwingungen - wie z. B. Fernsprechsignalen - nicht der komplette Schwingungsverlauf notwendig ist (Abtasttheorem). Es genügt, der Schwingung in bestimmten Zeitabständen Abtastproben (Abtastwerte, siehe Bild 60) zu entnehmen und allein diese zu übertragen. Durch Abtasten entsteht eine Folge kurzer Impulse, deren Amplituden den jeweiligen Momentanwerten der abgetasteten Schwingung entsprechen. Diese Umsetzung wird Pulsamplitudenmodulation (PAM) genannt. Betrachtet man die Hüllkurve des PAM-Signals, so kann man die ursprüngliche Kurvenform wiedererkennen (siehe Bild 60). Zwischen den einzelnen Abtastwerten entstehen relativ große Pausen. Diese Pausen können zur Übertragung anderer PAM-Signale verwendet werden, d. h. die Abtastwerte von mehreren verschiedenen Fernsprechsignalen lassen sich in zyklischer Reihenfolge zeitlich nacheinander übertragen. Die Impulse verschiedener PAM-Signale ergeben - so zusammengefaßt- ein PAM-Zeitmultiplexsignal (siehe Bild 61).

59 Fernsprechtechnik Seite 59 Bild 60. PAM-Signal, bestehend aus den Abtastwerten eines analogen Fernsprechsignals Bild 61. PAM-Zeitmultiplexsignal, bestehend aus den Abtastwerten dreier. analoger Fernsprechsignale Werden die Abtastwerte einer Schwingung, d. h. die unterschiedlichen Amplituden der Impulse, in binäre Codewörter umgewandelt, so spricht man von Pulscodemodulation (PCM). Dabei werden die impulsförmigen Abtastwerte quantisiert und im allgemeinen mit 8 bit codiert Das Abtasttheorem Es gibt an mit welcher Mindestfrequenz ein analoges Signal abzutasten ist, damit ohne Informationsverlust aus den Abtastwerten wieder das ursprüngliche analoge Signal gewonnen werden kann: Die Abtastfrequenz (fa) muß größer sein als das Doppelte der höchsten im analogen Signal enthaltenen Frequenz (fs): fa > 2 fs

60 Fernsprechtechnik Seite Umsetzung Analog - Digital Abtasten Für das in der Fernsprechtechnik benützte Frequenzband von 300 Hz bis 3400 Hz wurde eine Abtastfrequenz (fa) von 8000 Hz international festgelegt, d. h. das Fernsprechsignal wird 8000 mal pro Sekunde abgetastet. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten des gleichen Fernsprechsignals (Abtastperiode = TA) ergibt sich aus: TA = 1: fa = 1: 8000 Hz = 125 µs Bild 62 zeigt, daß das Fernsprechsignal über ein Tiefpaßfilter zu einem elektronischen Schalter gelangt. Das Tiefpaßfilter begrenzt das zu übertragende Frequenzband; es unterdrückt Frequenzen, die höher als die halbe Abtastfrequenz sind. Der elektronische Schalter - gesteuert mit der Abtastfrequenz 8000 Hz - entnimmt dem Fernsprechsignal alle 125 µs einen Abtastwert. Auf diese Weise erhält man am Ausgang der elektronischen Schalter ein pulsamplitudenmoduliertes Signal: das PAM-Signal. Tiefpaßfilter Elektronischer Schalter Abtastfrequenz f = 8000 Hz Fernsprechsignal vom Teilnehmer Bild 62. Bandbegrenztes Fernsprechsignal Erzeugen eines PAM-Signals PAM-Signal Abtastperiode von 125 µs Quantisieren Das pulsamplitudenmodulierte Signal (PAM-Signal) ist immer noch eine analoge Form des Fernsprechsignals. Die Abtastwerte lassen sich aber viel besser in digitaler Form übertragen und weiterverarbeiten. Der erste Schritt für die Umwandlung in ein digitales - hier in ein pulscodemoduliertes Signal (PCM-Signal) - ist die Quantisierung. Hierfür wird der Gesamtbereich der möglichen Signalwerte in Quantisierungsintervalle unterteilt. In Bild 63 sind zur einfachen Erläuterung des Quantisierungsprinzips nur 16 gleich große Quantisierungsintervalle eingetragen. Diese Quantisierungsintervalle sind im positiven Bereich des Fernsprechsignals mit +1 bis +8 und im negativen Bereich mit -1 bis -8 bezeichnet.

61 Fernsprechtechnik Seite 61 Für jeden Abtastwert wird festgestellt, welchem Quantisierungsintervall er entspricht. Die Quantisierungsintervalle sind durch die Entscheidungswerte gegeneinander abgegrenzt. Auf der Sendeseite werden also mehrere verschieden große analoge Werte in einem Quantisierungsintervall zusammengefaßt. Auf der Empfangsseite wird für jedes Quantisierungsintervall ein Signalwert zurückgewonnen, der dem Mittelwert eines Quantisierungsintervalls entspricht. Dadurch entstehen kleine Abweichungen gegenüber den ursprünglichen Abtastwerten des Fernsprechsignals auf der Sendeseite. Für jeden Abtastwert beträgt die Abweichung maximal ein halbes Quantisierungsintervall. Die daraus resultierende Quantisierungsverzerrung kann sich auf der Empfangsseite als ein Geräusch bemerkbar machen, das dem Nutzsignal überlagert ist. Die Quantisierungsverzerrung ist um so kleiner, je mehr Quantisierungsintervalle vorgesehen werden. Bei genügend feiner Abstufung wird die Quantisierungsverzerrung vernachlässigbar klein und das Geräusch nicht wahrnehmbar. Bild 63. Gleichmäßiges Quantisieren der Abtastwerte eines analogen Fernsprechsignals Bei gleich großen, gleichmäßig über den gesamten Amplitudenbereich verteilten Quantisierungsintervallen würden für kleine Eingangssignalwerte relativ große Abweichungen entstehen (gleichmäßige Quantisierung, siehe Bild 66). Diese Abweichungen könnten in der gleichen Größenordnung liegen wie das Eingangssignal selbst; der Signal-Geräusch-Abstand wäre dann unerwünscht klein. In der Praxis werden deshalb 256 ungleich große Quantisierungsintervalle verwendet (nichtgleichmäßige Quantisierung, siehe Bild 64): kleine Quantisierungsintervalle im Bereich kleiner Signalwerte größere Quantisierungsintervalle im Bereich größerer Signalwerte

62 Fernsprechtechnik Seite 62 Bild 64. Nicht gleichmäßiges Quantisieren mit anschließender Codierung Dadurch ist das Verhältnis zwischen Eingangssignal und möglicher Abweichung durch die Quantisierung für alle Eingangssignalwerte annähernd gleich groß. Einzelheiten der nichtgleichmäßigen Quantisierung werden durch Kennlinien festgelegt. Das CCITT empfiehlt in G.711 zwei solche Kennlinien: die "13-Segment-Kennlinie" (A-Gesetz, z. B. für das PCM30-Übertragungssystem in Europa) die "15-Segment-Kennlinie" (µ-gesetz, z. B. für das PCM24-Übertragungssystem in USA) Bild 65 zeigt die "13-Segment-Kennlinie". Sie besteht aus jeweils sieben geradlinigen Abschnitten im positiven und im negativen Bereich. Die beiden am Nullpunkt liegenden Abschnitte bilden zusammen ein geradliniges Segment. Damit setzt sich die Kennlinie aus insgesamt 13 geradlinigen Segmenten zusammen (daher,,13-segment-kennlinie"). Bild Segment-Kennlinie (A-Gesetz) Bild 66 zeigt den positiven Teil der "13-Segment-Kennlinie" vergrößert. Die Abszisse ist auf den Wert 1 normiert, wobei 1 ein Maß für den größten Signalwert ist. Auf der Ordinate sind die Nummern der Quantisierungsintervalle ( ) für positive Signalwerte aufgetragen. Die Zuordnung der Quantisierungsintervalle zu den Signalwerten Uein zeigt

63 Fernsprechtechnik Seite 63 deutlich, daß größere Signalwerte mit grobem Raster und kleine Signalwerte mit feinem Raster quantisiert werden. Die Signalwerte Uein sind in Bild 66 unten waagerecht dargestellt. Bild 66. Positiver Teil der 13-Segment-Kennlinie (A-Gesetz) Codieren Das zu übertragende PCM-Signal entsteht durch Codieren der "Nummern" der Quantisierungsintervalle. Der elektronische Codierer ordnet jedem einzelnen Abtastwert - entsprechend dem festgelegten Quantisierungsintervall - ein 8-bit-Codewort zu (siehe Bild 64). Im Bild 66 weisen die - von den Signalwerten Uein (Abtastwerten) ausgehenden - roten Pfeile auf die Codewörter hin. Die 128 positiven und 128 negativen Quantisierungsintervalle ( = 256 = 28) werden mit einem 8stelligen Binärcode dargestellt; die Codewörter haben dementsprechend 8 bit. Das erste Bit aller

64 Fernsprechtechnik Seite 64 8-bit-Codewörter, die positive Quantisierungsintervalle darstellen, ist eine "1"; das erste Bit aller 8-bit-Codeworter, die negative Quantisierungsintervalle darstellen, ist eine "0". Für die Übertragung werden nach den ITU-T-Empfehlungen G.711 und G.732 die Bits Nr. 2, 4, 6 und 8 jedes 8-bit-Codewortes invertiert Multiplexen Die 8-bit-Codewörter mehrerer Fernsprechsignale lassen sich in zyklischer Folge nacheinander übertragen: Zwischen zwei Codewörtern eines Fernsprechsignals werden Codewörter anderer Fernsprechsignale in zeitlicher Folge aneinandergereiht. So entsteht ein PCM-Zeitmultiplexsignal. Die Vorgänge beim Multiplexen werden vollelektronisch abgewickelt. Zur Erläuterung des Prinzips zeigt Bild 67 vier Eingangssignale, die von einem umlaufenden Schalter A zyklisch abgetastet werden. Synchron mit der Folge der ankommenden Codewörter wird der Schalter A auf den nächsten Eingang gesteuert. Am Ausgang des Schalters A steht dann das PCM-Zeitmultiplexsignal zur Verfügung. Der Zeitabschnitt, in dem ein Codewort übertragen wird, heißt Zeitschlitz (time slot). Eine Bitfolge die von jedem Eingangssignal ein Codewort enthält, bezeichnet man als Pulsrahmen. Für das angegebene Beispiel im Bild 67 besteht ein Pulsrahmen aus 4 aneinandergereihten Codewörtern der Eingangssignale S1... S4. Bei einem PCM30- Übertragungssystem besteht ein Pulsrahmen aus 32 Codewörtern Umsetzung Digital - Analog Demultiplexen Auf der Empfangsseite werden aus dem Zeitmultiplexsignal die einzelnen PCM-Signale zurückgewonnen, d. h. die 8-bit-Codewörter werden auf die entsprechenden Ausgänge verteilt. Wie bei der Zeitmultiplexbildung auf der Sendeseite, laufen die Vorgänge beim Demultiplexen vollelektronisch ab. Zur Erläuterung des Prinzips zeigt Bild 67 einen umlaufenden Schalter B, der im Synchronlauf mit Schalter A die Codewörter auf die 4 Ausgänge verteilt. Multiplexen Übertragungsstrecke Demultiplexen S2 S1 S30 S S2 S1 S30 S Zeitschlitze Pulsrahmen 3 Zeitschlitze Pulsrahmen 2 Zeitschlitze Pulsrahmen 1 Bild 67. Zeitmultiplexbildung und Demultiplexen

65 Fernsprechtechnik Seite Decodieren Jedem 8-bit-Codewort wird auf der Empfangsseite ein Signalwert Uaus zugeordnet. Er entspricht dem Mittelwert des betreffenden Quantisierungsintervalls. Die Kennlinie für das Decodieren ist die gleiche, wie die für die nichtgleichmäßige Codierung auf der Sendeseite. Die Signalwerte Uaus sind im Bild 66 oben waagerecht dargestellt. Die blauen Pfeile in diesem Bild weisen auf die Signalwerte Uaus, die den Codewörtern zugeordnet sind. Die Codewörter werden in der Reihenfolge ihres Eintreffens decodiert und in ein PAM-Signal umgesetzt. Anschließend wird das PAM-Signal durch ein Tiefpaßfilter geleitet, das aus dem PAM-Signal das ursprüngliche analoge Fernsprechsignal zurückgewinnt Zusammenfassung der Aufgaben Die Reihenfolge der einzelnen Schritte ist systembedingt und kann von der hier angegebenen Reihenfolge abweichen. Zum Beispiel kann man die Abtastwerte mehrerer Fernsprechsignale zu einem PAM-Zeitmultiplexsignal zusammenfassen und anschließend in einer gemeinsamen Einrichtung quantisieren und codieren Sendeseite Bandbegrenzung des Fernsprechsignals mit einem Tiefpaßfilter. Abtasten des Fernsprechsignals. Die entstehenden Abtastwerte bilden ein PAM-Signal. Quantisieren der Abtastwerte, d. h. Ermitteln in welchem Quantisierungsintervall die einzelnen Abtastwerte liegen. Codieren der Abtastwerte, d. h. dem ermittelten Quantisierungsintervall ein Binär- Codewort zuordnen. Das aus 8-bit-Codewörtern bestehende Fernsprechsignal heißt PCM-Signal. Multiplexen der verschiedenen PCM-Signale, d. h. zyklisches Zusammenfassen der Codewörter eines Fernsprechsignals mit Codewörtern anderer Fernsprechsignale zu einem PCM-Zeitmultiplexsignal Empfangsseite Demultiplexen des PCM-Zeitmultiplexsignals, d. h. Aufteilen der Codewörter der Fernsprechsignale auf individuelle Leitungen. Decodieren der Codewörter eines PCM-Signals, d. h. jedem Codewort einen Signalwert zuordnen. Der Signalwert ist gleich dem Mittelwert des entsprechenden Quantisierungsintervalls. Dadurch liegt wieder ein PAM-Signal vor. Zurückgewinnen des ursprünglichen, analogen Fernsprechsignals aus dem PAM- Signal über ein Tiefpaßfilter.

66 Fernsprechtechnik Seite PCM-Koppelprinzipien Die Digitaltechnik eignet sich nicht nur hervorragend für Übertragungszwecke, sie bringt auch in der Vermittlungstechnik große Vorteile. Wenn sowohl die Übertragungssysteme als auch die Vermittlungsstellen digital und im Zeitmultiplex arbeiten, kommen die vorteilhaften Eigenschaften voll zur Geltung. Digitale Vermittlungsstellen schalten Verbindungen durch, indem sie 8-bit-Codewörter verschiedener Fernsprechsignale entsprechend den Verbindungswünschen neu ordnen. Entsprechend der Abtastfrequenz werden pro Verbindungsrichtung 8000 Codewörter pro Sekunde weitervermittelt. Daraus ergeben sich in den Vermittlungsstellen aufeinanderfolgende 125-µs-Perioden. Innerhalb dieser 125-µs-Perioden hat jedes Codewort eine bestimmte Zeitlage. Das entspricht genau der digitalen Übertragungstechnik, bei der innerhalb eines Pulsrahmens jedes Codewort einem bestimmten Kanal (Zeitschlitz) zugeordnet ist. Digitale Vermittlungstechnik Zeitlage 125-µs-Periode Digitale Übertragungstechnik Kanal - Zeitschlitz Pulsrahmen Bild 68. Begriffsbezeichnungen Anstelle von PCM-Codewörtern kann die Vermittlungsstelle auch 8-bit-Gruppen (Oktetts) anderer Signale durchschalten. Diese Möglichkeit ist die Voraussetzung für die Integration anderer Dienste im digitalen Fernsprechnetz (ISDN = integrated services digital network) bit-Codewörter Eingangszeitlagen Bild Digitales Koppelnetz Prinzip einer PCM - Vermittlungsstelle bit-Codewörter Eingangszeitlagen Für den Vermittlungsvorgang stehen zwei Prinzipien zur Verfügung: das Zeitlagenvielfach und das Raumlagenvielfach. Wesentlicher Unterschied zwischen Zeit- und Raumlagenvielfach: Bei Verbindungen über ein Zeitlagenvielfach wechseln die Codewörter zwischen Eingang und Ausgang ihre Zeitlagen. Bei Verbindungen über ein Raumlagenvielfach wechseln die Codewörter zwischen Eingang und Ausgang ihre MultipIexleitung, behalten aber die gleiche Zeitlage.

67 Fernsprechtechnik Seite Zeitlagenvielfach Mit dem Zeitlagenvielfach kann jedes auf einer Multiplexleitung ankommende 8-bit-Codewort zu jeder beliebigen Zeitlage auf eine abgehende Multiplexleitung vermittelt werden (volle Erreichbarkeit). Dazu werden die ankommenden Codewörter entweder in den Informationsspeicher des Zeitlagenvielfachs zyklisch eingeschrieben und von dort - entsprechend den Vermittlungswünschen - ausgelesen oder bereits beim Einspeichern entsprechend den Vermittlungswünschen sortiert, so daß sie zyklisch ausgelesen werden können. Das Vermittlungsprinzip ist im Bild 70 anhand von vier Codewörtern dargestellt. Die im Bild gezeigten Drehschalter dienen nur zur Erläuterung der Adressiervorgänge im Speicher. Der "Drehschalter" am Eingang des Informationsspeichers wird zyklisch gesteuert. Dadurch laufen die ankommenden Codewörter der Reihe nach und synchron mit den Eingangszeitlagen in die Speicherplätze des Informationsspeichers. Die Reihenfolge beim Ausspeichern aus dem Informationsspeicher wird von den jeweiligen Vermittlungswünschen bestimmt. Die Steueradressen für den,,drehschalter" am Ausgang des Informationsspeichers werden vom Haltespeicher synchron mit den Ausgangszeitlagen angegeben Informationsspeicher (Sprachspeicher) t1 S1 A 1 t2 S2 A 4 A 3 A 2 A 1 A 2 A 2 A 4 A 1 A 3 t4 t3 t2 t1 t3 S3 A 3 t4 t3 t2 t1 125-µs-Periode t4 S4 A µs-Periode kommende Multiplexleitung zyklisches Einschreiben Beispiel: Zeitlage 3 auf Zeitlage 1 Bild 70. gehende Multiplexleitung Leseadresse S3 S1 S4 Funktionsprinzip des Zeitlagenvielfachs t1 t2 t3 t4 S2 zyklisches Adressieren Haltespeicher des Haltespeichers (Steuerspeicher) In der Prinzipdarstellung im Bild 70 wird der Drehschalter am Ausgang des Informationsoder Sprachspeichers folgendermaßen vom Haltespeicher (Control Memory) gesteuert: zur Ausgangszeitlage ta1 auf Speicherplatz 3 zur Ausgangszeitlage ta2 auf Speicherplatz 1 zur Ausgangszeitlage ta3 auf Speicherplatz 4 zur Ausgangszeitlage ta4 auf Speicherplatz 2 Dadurch vertauscht das Zeitlagenvielfach die Zeitlagen der Codewörter wie folgt: von Eingangszeitlage 1 nach Ausgangszeitlage 2 von Eingangszeitlage 2 nach Ausgangszeitlage 4

68 Fernsprechtechnik Seite 68 von Eingangszeitlage 3 nach Ausgangszeitlage 1 von Eingangszeitlage 4 nach Ausgangszeitlage 3 Entsprechend den 8000 Abtastungen pro Sekunde erfolgt der Zeitlagentausch der Codewörter für jede Verbindung ebenfalls 8000 mal pro Sekunde. Durch das Vertauschen der Zeitlagen werden im Zeitlagenvielfach die Codewörter der verschiedenen Verbindungen unterschiedlich verzögert. Natürlich können Zeitlagenvielfache auch als Konzentrations- oder Expansionsstufen eingesetzt werde; in diesen Fällen besitzen sie eine unterschiedliche Anzahl von Eingängen und Ausgängen. Merkmale des Zeitlagenvielfaches: Vermittlungsvorgang: Die Zeitlagen der Codewörter werden vertauscht. Blockierungsfrei: Alle ankommenden Codewörter können weitervermittelt werden, wenn die Anzahl der Zeitlagen a auf der Zubringer-Multiplexleitung größer oder gleich der Anzahl der Zeitlagen b auf der Abnehmer-Multiplexleitung ist. Volle Erreichbarkeit: jedes ankommende Codewort kann zu jeder abgehenden Zeitlage vermittelt werden. leistungsfähig und klein: Die Speicher- und Steuerelemente bestehen aus hochintegrierten Halbleiterbauelementen Raumlagenvielfach Im Gegensatz zum Zeitlagenvielfach arbeitet das Raumlagenvielfach ohne Wechsel der Zeitlagen. Das Raumlagenvielfach kann jedes 8-bit-Codewort der Zubringer- Multiplexleitungen zu jeder beliebigen Abnehmer-Multiplexleitung zeitlagengleich vermitteln. Die Codewörter behalten also während und nach dem Vermittlungsvorgang ihre ursprüngliche Zeitlage bei, d.h. sie bleiben unverzögert. Verändert wird nur ihre "räumliche" Lage, d. h. die Zuordnung zu den verschiedenen Multiplexleitungen. Bild 71 zeigt das Vermittlungsprinzip des Raumlagenvielfachs. Um das Bild übersichtlich zu halten, sind nur je drei Multiplexleitungen am Eingang und am Ausgang dargestellt und pro 125-µs-Periode sind nur vier Codewörter gezeigt (anstelle von z. B. 32). Vereinfachend ist auch im dargestellten Koppelnetz ein UND-Glied je Koppelpunkt eingezeichnet. Das Muster der durchlässigen,,und-glieder" ändert sich mit jeder Zeitlage. Zu jeder Zeitlage wird pro Zubringer-Multiplexleitung eine Verbindung über ein,,und-glied" durchgeschaltet. Zu einer bestimmten Zeitlage und für die Dauer einer Verbindung wird das betreffende "UND-Glied" 8000 mal pro Sekunde durchlässig. Im Bild 71 sind zur Zeitlage 1 die "UND-Glieder" 3-1, 1-2 und 2-3 durchlässig, zur Zeitlage 2 die "UND- Glieder" 1-1, 3-2 und 2-3, usw. Der gesamte Zyklus wird 8000 mal pro Sekunde durchlaufen. Die genaue Folge wann welches "UND-Glied" durchlässig oder gesperrt sein muß, gibt für jede Spalte (entspricht der Abnehmer-Multiplexleitung) der Matrix ein Haltespeicher an. Die Steueradressen im Haltespeicher bezeichnen für jede Zeitlage das jeweils durchlässig zu schaltende "UND-Glied" (entspricht der jeweils zu verbindenden Zubringer-Multiplexleitung).

69 Fernsprechtechnik Seite 69 kommend MUX-Ltg. 1 ZL4 ZL3 ZL2 ZL1 A4 A3 A2 A1 ZL4 ZL3 ZL2 ZL1 C4 A3 C2 B1 gehend MUX-Ltg. 1 MUX-Ltg. 2 B4 B3 B2 B1 1 B4 C3 A2 A1 MUX-Ltg. 2 MUX-Ltg. 3 C4 MUX 1 MUX 2 MUX 3 C3 C2 C1 A4 B3 B2 125 µs µs C1 MUX-Ltg. 3 Eingang Ausgang Beispiel Zeitlage 1: Eingang 1 auf Ausgang 2 Eingang 2 auf Ausgang 1 Eingang 3 auf Ausgang E2 E1 E3 ZL1 Haltespeicher E3 E1 E2 E1 E3 E2 ZL2 ZL3 wird von Rechnersteuerung beschrieben E3 E2 E1 ZL4 A 1 A 2 A 3 Bild 71. Funktionsprinzip des Raumlagenvielfaches

70 Fernsprechtechnik Seite 70 Merkmale des Raumlagenvielfachs: Vermittlungsvorgang: Die Codewörter behalten ihre Zeitlage, können aber den Abnehmer-Multiplexleitungen beliebig zugeordnet werden Blockierungsfrei: In einer Anordnung mit m Zubringer- und n Abnehmer-Multiplexleitungen, wenn n größer oder gleich m ist Volle Erreichbarkeit: jedes ankommende Codewort kann zu jeder Abnehmer- Multiplexleitung vermittelt werden. Leistungsfähig und klein: Das Raumlagenvielfach besteht aus hochintegrierten elektronischen Schaltern. jedes "UND-Glied" wird mehrfach ausgenützt Raum-Zeitlagenvielfach (Kombinationsvielfach) Das Raum-Zeitlagenvielfach oder Kombinationsvielfach ist eine besonders schnell arbeitende Variante des Zeitlagenvielfachs. Aufgrund seiner hohen Arbeitsgeschwindigkeit kann das Raum-Zeitlagenvielfach die 8-bit-Codewörter von mehreren ankommenden Multiplexleitungen zu jeder Zeitlage von mehreren abgehenden Multiplexleitungen vermitteln (siehe Bild 72). Dazu müssen die Codewörter der ankommenden Multiplexleitungen zusammengefaßt ("gemultiplext") und zum Informationsspeicher geführt werden. Dies bedeutet, daß auf der Leitung vom Multiplexer zum Informationsspeicher eine mehrfach höhere Bitrate als auf den Zubringer-Multiplexleitungen vorhanden ist. Im erläuternden Beispiel (Bild 72) mit vier Zubringer-Multiplexleitungen ist diese Bitrate zum Informationsspeicher viermal so hoch wie die Bitrate einer Zubringer-Multiplexleitung. kommende Multiplexleitungen (z.b.: Teilnehmerleitungsseite) A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 C4 C3 C2 C1 D4 D3 D2 D1 125 µs 16 Byte S / P Xµs = 4 Byte 125 µs 16 Byte Beispiel: Teilnehmer 3 auf Vermittlungsleitung 5 Bild 72. Xµs = 4 Byte zyklisches Einschreiben Sprachspeicher t1 t3 t5 t7 t9 t11 t13 t15 A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4 Adresse µs 16 Byte vom Haltespeicher gesteuertes Lesen Xµs = 4 Byte t1 t3 t5 t7 t9 t11 t13 t15 Haltespeicher Funktionsprinzip eines Kombinationsvielfaches gehende Multiplexleitungen (z.b.: Vermittlungleitungsseite) P / S A2 C2 C1 D3 B3 D1 A1 D4 B4 A3 B2 A4 B1 C3 C4 D2 125 µs 16 Byte zyklisches Auslesen 125 µs = 16 Byte Xµs = 4 Byte Der Demultiplexer teilt nach dem Vermittlungsvorgang die Codewörter wieder auf vier Abnehmer-Multiplexleitungen mit der ursprünglichen Bitrate auf. Ansonsten hat das Raum-Zeitlagenvielfach die gleichen Arbeitsprinzipien wie das Zeitlagenvielfach. Es kann

71 Fernsprechtechnik Seite 71 also auch hier jedes Codewort der ankommenden Seite zu jeder Zeitlage aller vier Multiplexleitungen der abgehenden Seite blockierungsfrei vermittelt werden (volle Erreichbarkeit). kommende Multiplexleitungen (z.b.: Teilnehmerleitungsseite) A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 C4 C3 C2 C1 D4 D3 D2 D1 125 µs 16 Byte S / P Xµs = 4 Byte 125 µs 16 Byte Beispiel: Teilnehmer 1 auf Vermittlungsleitung 5 kann nicht durchgeschaltet werden Xµs = 4 Byte zyklisches Einschreiben Sprachspeicher t1 t3 t5 t7 t9 t11 t13 t15 A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4 Adresse vom Haltespeicher gesteuertes Lesen Xµs = 3 Byte 125 µs 12 Byte t1 t3 t5 t7 t9 t11 gehende Multiplexleitungen (z.b.: Vermittlungsleitungsseite) P / S A2 C2 C1 D3 B3 D1 A1 D4 B1 C3 C4 D2 125 µs 12 Byte zyklisches Auslesen 125 µs = 12 Byte Xµs = 3 Byte Haltespeicher (wird vom VSt-Rechner beschrieben) Bild 73. Zeitlagenvielfach mit unterschiedlicher Ein- und Ausgangszahl Haltespeicher Jedem Zeitlagenvielfach und jeder Spalte eines Raumlagenvielfachs ist ein Haltespeicher zugeordnet (siehe Bilder 70 und 71). Als Haltespeicher wird ein Schreib-Lese-Speicher (RAM = random access memory) verwendet, dessen Inhalt beliebig geändert werden kann. Anhand der empfangenen vermittlungstechnischen Daten werden Steueradressen in bestimmte Haltespeicherplätze eingeschrieben und in anderen gelöscht. Die eingeschriebenen Steueradressen geben die durchzuschaltenden Verbindungen an. Sie bleiben für die Dauer der jeweiligen Gespräche im Haltespeicher gespeichert. Ein Haltespeicher hat für jede Zeitlage einer 125-µs-Periode einen Speicherplatz. Jeder Speicherplatz kann eine Adresse des Informationsspeichers (Zeitlagenvielfach) oder einer Zubringer-Multiplexleitung (Raumlagenvielfach) enthalten. Innerhalb einer 125-µs-Periode werden alle Speicherplätze eines Haltespeichers einmal zyklisch angesteuert und die gespeicherten Steueradressen ausgelesen. Im Zeitlagenvielfach bezeichnet die Steueradresse einen bestimmten Speicherplatz für 8-bit-Codewörter im Informationsspeicher. Bei Zeitlagenvielfachen mit zyklischem

72 Fernsprechtechnik Seite 72 Einschreiben gibt die Steueradresse an, aus welchem Speicherplatz des Informationsspeichers das auszusendende Codewort auszulesen ist. Bei Zeitlagenvielfachen mit zyklischem Auslesen gibt die Steueradresse an, in welchem Speicherplatz des Informationsspeichers das empfangene Codewort einzuschreiben ist. Im Raumlagenvielfach bezeichnet die Steueradresse eine Zubringer-Multiplexleitung. Dadurch wird in der Spalte der Matrix (entspricht Abnehmer-Multiplexleitung) ein bestimmtes "UND-Glied" durchlässig, so daß während der betreffenden Zeitlage die adressierte Zubringer-Multiplexleitung mit der Abnehmer-Multiplexleitung des Haltespeichers verbunden ist. 2.3 Struktur digitaler Vermittlungstellen Bild 74. prinzipielle Struktur eines digitalen Fernsprechnetzes

73 Fernsprechtechnik Seite 73 Durch die digitale Form der Nachrichtenübertragung sind digitale Vermittlungsstellen gleichermaßen für die Vermittlung und Übertragung von Sprache, Text, Grafik und Daten als auch von Bildinformationen (Standbild) geeignet. Die digitale Sprechwegedurchschaltung basiert auf dem PCM-30/32-System mit Codierung nach dem A-law gemäß ITU-T Rec. G.711 und G.731. Es ist dadurch auch weitgehend störungssicher gegenüber den normalerweise auf Übertragungskanälen auftretenden Störungen. Durch die Verwendung des Zeitlagenmultiplex - also der zeitlichen Ineinanderschachtelung mehrerer Übertragungskanäle - können die Prinzipien der Digitaltechnik innerhalb der Vermittlungsstelle in allen Stufen angewendet werden. Damit kann auch der Platzbedarf für Vermittlungsstellen erheblich reduziert werden. Diese Reduzierung wird außerdem durch die Verwendung hochintegrierter Schaltkreise der Mikroelektronik unterstützt Als SPC-PCM-Systeme weisen digitale Vermittlungsstellen noch folgende Weitere Eigenschaften auf: SPC = speicherprogrammierte Steuerung (stored-program-control); das bedeutet vor allem: Multiprozessorsystem, real-time processing, Leistungsfähigkeit, OES-Software + amtsspezifische Daten. PCM = Puls Code Modulation des Sprachsignals; damit im Zusammenhang stehen die folgenden Punkte: kbit/s Übertragungsrate (8 khz; 8 bit), - A/D-Umsetzung, 2dr/4dr-Umsetzung, digitale Durchschaltung der Sprechwege (PCM-3O/32-Kanalstruktur), Vermittlung über Zeitstufen und Raumstufen, Laufzeit durch die Vermittlungsstelle (Rahmenstruktur), Einfügungsdämpfung, vierdrähtige Durchschaltung. Mit der digitalen Vermittlungstechnik können folgende Vermittlungsstellentypen realisiert werden: Ortsvermittlungsstellen, Transit-(Ortsdurchgangs-)Vermittlungsstellen, Fernvermittlungsstellen, Mischtypen. Mischtypen schalten über ein gemeinsames Koppelnetz durch und werden von einer gemeinsamen zentralen Steuerung betrieben. Mischtypen sind etwa: Fern- und Ortsvermittlungsstellen, Fern- und Transitvermittlungsstellen, Orts- und Transitvermittlungsstellen, Fern-, Orts- und Transitvermittlungsstellen. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, Teilnehmeranschlußgruppen als abgesetzte Einheiten (remote units), die mit dem Mutteramt über mehrere PCM-30/32-Strecken verbunden sind, zu installieren. Digitale Vermittlungsstellen sind von zentralisierten Betriebsstellen aus betreibbar. Dadurch wird eine rationelle Bedienung und Wartung ermöglicht Jedes SPC-PCM-System besteht aus drei wesentlichen Funktionsbestandteilen: Hardware (materielle Einrichtungen), Software (Programme und Festdaten), amtsindividuelle Daten.

74 Fernsprechtechnik Seite 74 In den Programmen ist festgelegt, was die materiellen Einrichtungen (Hardware) in welcher Reihenfolge zu tun haben. Aber erst durch die (amtsindividuellen) Daten wird erreicht, daß die Anweisungen der (allgemeinen) Programme zu sinnvollen Reaktionen der materiellen Einrichtungen führen; sinnvoll bedeutet in diesem Fall, daß es für verschiedene Anwendungsfälle unterschiedliche (individuelle) Reaktionen geben muß Die Hardware digitaler Vermittlungsstellen Die Hardware läßt sich in drei Subsysteme gliedern: Periphere Funktionseinheiten (periphere Module, Anschlußgruppen), Koppelnetz (Durchschalteanordnung), Zentrale Steuerung (Steuerwerk). Die Subsysteme innerhalb einer Vermittlungsstelle kommunizieren untereinander über Nachrichtenkanäle Periphere Funktionseinheiten: Die peripheren Funktionseinheiten bilden die Schnittstelle einer digitalen Vermittlungsstelle zur Netzumwelt einerseits und zum Koppelnetz andererseits. Sie dienen zum Anschluß von analogen und digitalen Teilnehmeranschlüssen, digitalen Vermittlungsleitungen, zentralen Zeichenkanälen usw. Je nach Art der zu übertragenden Nachrichten gibt es Anschlußgruppen für analoge oder digitale Signale (mit bzw. ohne A/D-D/A-Wandlung). Alle peripheren Einheiten können sowohl ankommenden als auch abgehenden Verkehr verarbeiten. Sie enthalten die notwendigen Schnittstellen zur Umwelt (z. B. die analoge Teilnehmerschaltung), die Signaleinheit (z. B. Hörtongeneratoren), den Komplex für den Anschluß an das Koppelfeld (z. B. Multiplexer und Koppelfeldschnittstelle) und die (peripheren) Prozessoren zur Steuerung der Funktion innerhalb der peripheren Funktionseinheit und zum Datenaustausch mit dem zentralen Rechner. Teilnehmerleitungsanschluß Der Anschluß der Teilnehmerendgeräte erfolgt über eine Zweidrahtleitung, die sog. Teilnehmeranschlußleitung, der Anschluß des Koppelnetzes erfolgt über eine Vierdrahtleitung, da für die Übertragung digitaler Signale für jede Nachrichtenrichtung eine eigener Nachrichtenweg (Zweidrahtleitung) vorzusehen ist. Bei der digitalen Vermittlungstechnik können die Aufgaben der analogen Teilnehmerschaltung durch das Kunstwort BORSCHT dargestellt werden, das aus den Anfangsbuchstaben der Aufgaben( in englischer Sprache) zusammengesetzt ist.

75 Fernsprechtechnik Seite 75 Bild 75. prinzipielle Darstellung der BORSCHT-Funktionen In nachstehend angeführter Tabelle werden die Aufgaben eines TIF s der digitalen Vermittlungstechnik mit einem der analogen Vermittlungstechnik verglichen. Analoge Teilnehmerschnittstelle digitale VT analoge VT B ATTERY Speisung O VERVOLTAGE Überspannungsschutz ( ) 1 PROTECTION R INGING Ruf S IGNALLING Weitergabe der Schleifenerkennung C ODING A/D-Umsetzung H YBRID 2/4-Drahtumsetzung T ESTING Prüfgeräteanschaltung ( ) 2 Bild 76. Die Borscht-Funktionen Das Erkennen eines Verbindungswunsches durch Schleifenschluß des Teilnehmers kann, siehe unten angeführtes Blockdiagramm, ähnlich wie in der analogen Technik gelöste werden, wobei festzustellen ist, das dem Fortschritt, z.b. durch LSI (Large Scale Integration) oder ASIC s (Application Specific Integrated Circuit) keine Grenzen gesetzt sind. 1 2 bei Bedarf (Freileitungen) am Hauptverteiler der Vermittlungsstelle Anschaltung der Prüfeinrichtungen an die Teilnehmeanschlußleitungen über spezielle Einrichtungen z.b.: Prüfanschaltewähler

76 Fernsprechtechnik Seite 76 Endgerät Teilnehmer- Anschlußleitung Teilnehmer-Schnittstelle Vermittlungsstelle nsi a - Ader PCM-Leitung ins Netz GU b - Ader Widerstands Netzwerk Codec & Filter PCM-Leitung vom Netz A B Potentialmeßpunkte Rechner Steuerung nsi...wahlscheiben-impulskontakt GU...Gabelumschalter Bild 77. Blockdiagramm eines analogen TIF in einer digitalen VSt Über die prinzipiellen Aufgaben einer Teilnehmerschnittstelle eines digitalen Vermittlungssystems hinausgehend sind natürlich die Aufgaben der Weitergabe der Gebühreninformation und von Nachwahlinformationen zum Teilnehmer. Folgend finden Sie eine um diese Punkte ergänzt Übersicht: Anlegen der Speisespannung für die Teilnehmerschleife Hochohmige Speisung im Ruhezustand und im Fehlerfall (=Abfangzustand). Sonst Speisung niederohmig. Empfang analoger Sprachsignale und deren Umsetzung in digitale Sprachinformation und weitersenden über eine 32-Kanal-Multiplexleitung zum Koppelnetz. Empfang von digitaler Sprachinformation vom Koppelnetz über eine 32-Kanal- Multiplexleitung und Umsetzen der digitale in analoge Sprachsignale. Sprachübertrager trennt galvanisch die analog/digital-umsetzung der Sprache vom Leitungsspeisekreis und bewirkt die Umsetzung der Sprache von einem vom Zweidrahtweg auf den Vierdrahtweg. Empfang von Steuersignalen und deren Weitergabe als Leitungssignale Erkennen des Leitungszustandes und Weitersenden dieser Information an die Steuerung. Anlegen der Rufspannung an die Teilnehmerleitungen Galvanisches Auftrennen der beiden Teilnehmeradern (Speiselücke) Einspeisung von 12 khz Spannung (Gebührenimpulse, ÜFS-Verkehr) Abgabe von unsymetrischen Gleichstromdurchwahlimpulsen Auftrennen der a- und b-ader. der Teilnehmerleitung und gleichzeitiges Anschalten an eine Prüfeinrichtung (Ansteuern von Teilnehmerseite oder Amtsseite der Leitung); Anschaltemöglichkeit für eine automatische Prüf- und Meßeinrichtung Überspannungsschutz

77 Fernsprechtechnik Seite 77 Mögliche Betriebszustände der Teilnehmerschaltung: Ein Teilnehmeranschluß kann zwei Grundzustände einnehmen, den INAKTIVEN bzw. RUHEZUSTAND oder den AKTIVEN bzw. ARBEITSZUSTAND. Jeder dieser Grundzustände wird durch Teilnehmeraktivitäten in einen temporären Zustand versetzt, welcher der Schnittstellensteuerung die Basis für das Erkennen des Teilnehmerwunsches Verbindung aufbauen oder Verbindung abbauen liefert, da der Übergang von einem Teilnehmerzustand in den anderen von der Veränderung des Schleifenzustandes abhängt. Ruhe Speisung hochohmig Schleife geschlossen? NEIN JA Verbindungswunsch Verbindungswunsch erkannt? NEIN JA Speisung niederohmig schalten Gespräch Speisung niederohmig Schleife offen? NEIN JA Gesprächsende TIF_ABL.DS4 Speisung hochohmig schalten Bild 78. Zustände der Teilnehmerschaltung

78 Rahmenmeldewort Prüfschleife 3 Kennzeichenworte Digitales Koppelnetz Fernsprechtechnik Seite 78 Während die Teilnehmerschnittstellen analoger Vermittlungssysteme den Schleifenschluß (Abheben) eines Teilnehmers durch Fließen eines Gleichstroms erkennen, überwachen die Teilnehmerschnittstellen eines digitalen Vermittlungssystems den Schleifenzustand eines Teilnehmers z.b. durch Messen eines Spannungspotentials, das sich durch Schließen der Teilnehmerschleife verändert. Durch diese Überwachungsmethode sind folgende vier Zustände feststellbar: Teilnehmer Schleife Speisung Zustand INAKTIV offen hochohmig Gesprächsende erkannt, Ruhezustand INAKTIV geschlossen hochohmig Verbindungswunsch AKTIV geschlossen niederohmig Verbindungswunsch erkannt, Gesprächszustand AKTIV offen niederohmig Gesprächsende Vermittlungsleitungsanschluß Sendetakt Amtstakt PCM-30-Vermittlungsleitung Prüfschleife 1 HDB3 Binär Codeumsetzung Binär HDB3 Prüfschleife 2 Kanal 0 Überwachg. Rahmenausgleichsspeicher Rahmenzusstellung Kanal 16 Ausblendg. Kanal 16 Einblend. Rahmenmeldewort Synchronfehler Kennzeichenworte EIN / AUS Steuerung Bild 79. Blockdiagramm einer digitale Netzschnittstelle in einer digitalen VSt Die digital Netzschnittstelle hat folgende Aufgaben: Empfangsseite: Signalregeneration (Empfangsseite) Codeumsetzung (HDB3 - Binär) Taktanpassung (Streckentakt-Vermittlungsstellentakt) Überwachung von Synchronität und Bitfehlerrate

79 Fernsprechtechnik Seite 79 Sendeseite: Weitergabe der Meldewort-Alarmbits an den Schnittstellenrechner Ausblenden von Kanal 16 bei kanalgebundener Zeichengabe Einblenden von Kanal 16 bei kanalgebundener Zeichengabe Einblenden von Rahmenmeldewort und Rahmenkennungswort Codeumsetzung (Binär - HDB3) Eine weitere Aufgabe in Zusammenarbeit mit dem Schnittstellenrechner ist die Alarm- und Fehlerbehandlung. Alarme zur Gegeneinrichtung (sofort) Sperren aller freien Kanäle Alarmtyp D-Bit SD-Bit nach ca. 100 ms Pulsrahmen- Synchronverlust KZ-Rahmen- Synchron verlust Unterbrechen aller Verbind ungen nach ca. 2 s Maßnahmen nach Alarmende sofort JA --- JA JA D-Bit absch --- JA JA JA SD- Bit absch Bitfehlerquote JA --- JA JA D-Bit >10-3 absch nach ca. 100 ms durch schalten durch schalten durch schalten Bemerkung Anzahl der fehlerhaften Pulsrahmen- Kennungsworte Koppelnetze bit-Codewörter 1 2 Digitales Koppelnetz bit-Codewörter Eingangszeitlagen Eingangszeitlagen Bild 80. Prinzip eines digitalen Koppelnetzes Das Koppelnetz dient der zeit- und raummäßigen, kanalindividuellen Vermittlung von Sprachinformationen. In digitalen Koppelnetzen werden zwei Durchschalteprinzipien angewendet. Dementsprechend wird zwischen Zeit- und Raumlagenvielfachen bzw. Zeit/Raum-Kombinationvielfachen unterschieden. Über Zeitlagenvielfache wechseln die PCM-Kanäle (Codewörter) ihre Zeitlage, über Raumlagenvielfache ihre Multiplexleitung. Mittels kombinierter Zeit- und Raumvielfachen werden die gewünschten Vermittlungsziele erreicht. Digitale Koppelnetze können z.b.: aus Zeit-Raum-Zeit- und Raumlagenvielfachen gebildet werden. Diese Vielfache können einzeln oder in beliebigen Kombinationen verwendet

80 Fernsprechtechnik Seite 80 werden. Eine häufig angewendete Kombination ist die Zeit-Raum-Zeit-Anordnung. Welche Kombinationen in den einzelnen Anwendungsfällen in Frage kommt, hängt vom Konzept des Vermittlungssystems und der Vermittlungsstellengröße ab. Bild 81. dreistufiges Koppelnetz Die Anschlußeinrichtungen und das digitale Koppelnetz sind, wie bereits erwähnt, über interne Muitiplexleitungen miteinander verbunden. Entsprechend den zwei Sprechrichtungen - vom Teilnehmer A zum Teilnehmer B und umgekehrt- gehört zu jeder Multiplexleitung von den Anschlußeinrichtungen zum Koppelnetz auch eine Multiplexleitung vom Koppelnetz zu den Anschlußeinrichtungen. Die von den Anschlußeinrichtungen aufbereiteten Signale werden in der Form von 8-bit-Codewörtern in die Zeitlagen der 125-µs-Perioden eingefügt und zum Koppelnetz gesendet. Dabei belegt jeweils ein Codewort eine Zeitlage; die Codewörter eines Gespräches belegen die gleiche Zeitlage in jeder der aufeinanderfolgenden 125-µ s-perioden einer Multiplexleitung. Die anderen Zeitlagen dieser Multiplexleitung können für weitere, gleichzeitig geführte Gespräche verwendet werden. Das digitale Koppelnetz schaltet die Verbindungen durch, indem es die Codewörter anderen Zeitlagen und/oder anderen Multiplexleitungen zuordnet. Es legt durch den Vermittlungsvorgang fest, in welchen Zeitlagen und auf welchen Multiplexleitungen diese Codewörter zu den angesteuerten Anschlußeinrichtungen auszusenden sind. Dabei belegen die Codewörter eines Gesprächs auch wieder gleiche Zeitlagen in jeder der aufeinanderfolgenden 125-µ s-perioden einer Multiplexleitung. Die Vermittlungsvorgänge des digitalen Koppelnetzes unterliegen also den Grundperioden von 125 µs, d. h. sie müssen zyklisch alle 125 µs - also 8000 mal pro Sekunde - wiederholt werden. Verbindung zwischen zwei Teilnehmern: Jede Verbindung hat zwei Sprechrichtungen. Deshalb werden pro Verbindung zwei Wege im digitalen Koppelnetz durchgeschaltet (Sprechrichtung A - B und Sprechrichtung B - A). Digital durchgeschaltete Verbindungen entsprechen also immer 4drähtigen Durchschaltungen in der Analogtechnik. Bild zeigt eine Verbindung zwischen den Teilnehmern A und B. Die 8-bit-Codewörter von Teilnehmerleitung A gelangen in einer Zeitlage der Multiplexleitung 1 zum Koppelnetz.

81 Fernsprechtechnik Seite 81 Dort werden sie in eine bestimmte Zeitlage der Multiplexleitung n vermittelt und zur Anschlußeinrichtung der Teilnehmerleitung B geleitet. Die Codewörter von der Teilnehmerleitung B gelangen in diesem Fall über Multiplexleitung n, das Koppelnetz und Multiplexleitung 1 zur Anschlußeinrichtung der Teilnehmerleitung A. Für das Gespräch zwischen den Teilnehmern A und B werden dementsprechend in jeder 125-µs Periode zwei Verbindungswege im Koppelnetz durchgeschaltet. Sobald das Gespräch beendet ist, werden die zwei eingestellten Verbindungswege im Koppelnetz frei; die entsprechenden Inhalte der Haltespeicher werden gelöscht. Die dadurch frei gewordenen Zeitlagen können dann wieder für andere Verbindungen verwendet werden. Bild 82. Verbindung zwischen zwei Teilnehmern Wegesuche in Koppelnetzen Wegesuche im Koppelnetz im Speicher stufenweise (schrittweise) weitspannend stufenweise (schrittweise) weitspannend Steuerung Die Steuerung hat folgende Hauptaufgaben: vermittlungstechnische Aufgaben, bedien- und wartungstechnische Aufgaben (Betriebsaufgaben) sicherungstechnische Aufgaben. Zu den vermittlungstechnischen Aufgaben gehören z.b. die Steuerung des Verbindungsaufbaues, die Ziffernbewertung für die Verzonung und die Ziffernauswertung für die Leitweglenkung.

82 Fernsprechtechnik Seite 82 Zu den bedien- und wartungstechnischen Aufgaben gehören z B. das Einrichten bzw. Abschalten von Teilnehmeranschlüssen, Ändern der Bündelzuordnung, Auslesen von Gebühren- und Verzonungsdaten, das Prüfen von Leitungen und Geräten mittels Prüfund Testmodulen sowie manuelle Fehlerdiagnosen. DieseAufgaben werden über Terminals (Kommunikation Mensch-Maschine) veranlaßt. Sicherungstechnische Aufgaben wie die Fehlerbehandlung umfassen z. B. Lokalisieren und Sperren defekter Einrichtungen, Ersatzschaltungen, Alarmierung und Fehlermeldung, automatischer Anlauf. SPC-Vermittlungssysteme können aufgrund ihres Steuerungsprinzips wie folgt eingeteilt werden: Zentrale Steuerung Steuerung mit intelligenter Peripherie Systeme mit verteilter Steuerung SPC-Vermittlungssysteme sind Echtzeitsysteme (Real-Time-Systems), an die sehr hohe Verfügbarkeitsanforderungen gestellt werden. Aus diesem Grunde ist es notwendig, bei Ausfall wichtiger Steuereinheiten eine entsprechende Redundanz vorzusehen. Diese redundanten Einheiten werden im "Hot-Stand-By"-Mode zur Verfügung gestellt. Innerhalb dieses Modes unterscheidet man folgende Betriebsarten: Doppelung wichtiger Steuereinheiten mikrosynchronen Parallelbetrieb Betrieb mit Lastteilung Multirechnerbetrieb Betrieb mit gleichberechtigter Lastteilung Betrieb mit funktionaler Lastteilung. Vermittlungssysteme mit intelligenter Peripherie Durch die Fortschritte der Halbleitertechnologie, und dem damit verbundenen Einsatz hochintegrierter Bausteine war die Möglichkeit gegeben, mehr Intelligenz in die Peripherie zu verlagern. Zugleich wurden Systeme auf den Markt gebracht, bei denen die zentrale Rechnereinheit aus mehreren Prozessoren besteht. Bei einigen dieser zentralen Rechnereinheiten arbeiten die Prozessoren mit funktionaler Lastteilung. Ein Ausfall eines Prozessors bringt somit nur eine Verminderung der Leistungsfähigkeit. Durch die Möglichkeit der funktionalen oder gleichwertigen Lastteilung von zentralen Rechnereinheiten beginnt der Unterschied zwischen Systemen mit intelligenter Peripherie und Systemen mit verteilter Steuerung mehr und mehr zu verschwinden. Bei Systemen mit intelligenter Peripherie werden immer mehr Funktionen in die Peripherie verlagert. Gleichzeitig jedoch stehen immer leistungsfähigere und zuverlässigere Prozessoren für zentrale Rechnereinheiten zur Verfügung. Der grundsätzliche Aufbau von Rechnern mit intelligenter Peripherie kann aus Bild 83 ersehen werden. Typische Vertreter dieser Art von Vermittlungssystemen sind die Systeme AXE 10 von Ericcson, ESS Nr. 5 von AT&T, E 10 von Alcatel oder das System EWSD von Siemens.

83 Fernsprechtechnik Seite 83 Bild 83. Struktur eines Vermittlungssystems mit intelligenter Peripherie SPC-Systeme mit verteilter Steuerung Mit der Entwicklung von Systemen mit verteilter Steuerung wollte man die große Störwirkbreite minimieren, die ein Totalausfall zentraler Rechnereinheit mit sich bringt. Jede Prozessoreinheit übernimmt einen Teil der Gesamtaufgaben einer Vermittlungsstelle. Für jede gleichartige Aufgabe oder Gruppe von gleichartigen Aufgaben werden, abhängig von der dafür aufzubringenden Rechnerleistung, gleichartige Prozessoreinheiten mehrfach eingesetzt. Ein Ausfall einer Prozessoreinheit führt dann lediglich zu einer Verminderung der für eine bestimmte Aufgabe zur Verfügung stehenden Ressourcen. Eine weitere Idee, die der Entwicklung von Systemen mit verteilter Steuerung zugrunde liegt, ist das Hinzufügen von Prozessoreinheiten mit wachsenden Anforderungen an die Vermittlungsstellen, z.b. neue Leistungsmerkmale oder Erweiterung von Vermittlungsstellen. Bei Systemen mit verteilter Steuerung besitzt jede Prozessoreinheit ihr eigenes Betriebssystem und die für die Aufgabenerfüllung notwendigen Daten (Datenbank). Um jedoch keine unnötige Redundanz der Datenbestände zu schaffen, werden die Datenbestände über das gesamte System verteilt. Dies wiederum erfordert klar definierte, standardisierte und schnelle Zugriffsmechanismen auf die Datenbestände. Nachrichten und Meldungen zwischen den Prozessoreinheiten werden über das Koppelnetz ausgetauscht. Um das Koppelnetz nicht zentral verwalten zu müssen, ist es unbedingt erforderlich, daß die angeschlossenen Steuereinheiten in der Lage sind, zum Nachrichten- und Meldungsaustausch das Koppelnetz entsprechend einzustellen, bzw. daß ein Koppelnetz aufgrund von Informationen, die den Nutzdaten hinzugefügt werden, in der Lage ist, einen Pfad zur Interprozessorkommunikation herzustellen. Das gleiche trifft auch für die Durchschaltung von Sprach- und Datenverbindungen zu. Ein typischer Vertreter eines Systems mit verteilter Steuerung ist das System S12 von SEL.

84 Fernsprechtechnik Seite 84 Bild 84. Struktur eines Vermittlungssystems mit verteilter Steuerung Die Software digitaler Vermittlungsstellen In komplexen Systemen, wie es zeitgemäße Vermittlungssysteme sind, kommt der Software eine überragende Bedeutung zu. Das gilt sowohl für den Entwicklungs- und Betreuungsaufwand als auch für das Funktionieren des Systems. Die Software hat sich aber andererseits sehr detailliert der jeweiligen Hardwarekonfiguration anzupassen, die ihrerseits wieder dem technologischen Fortschritt unterliegt. Die Software ist aber auch das Bindeglied des Systems zum Betreiber und Benutzer und muß daher für geänderte Einsatzbedingungen und/oder neue Leistungsmerkmale offen und anpaßbar sein. Im folgenden wird ein grundlegender Überblick über die wesentlichsten Aufgaben der Software in Vermittlungssystemen gegeben. Aus diesen hier skizzierten Randbedingungen geht hervor, daß sowohl Funktionalität als auch Wirtschaftlichkeit eines Systems wesentlich durch die Softwarearchitektur bestimmt sind. Daraus ergeben sich nun die wichtigsten Merkmale und Bausteine der Softwarearchitektur: Merkmale Modularer Aufbau: überschaubare, funktionsorientierte Programmteile Verwendung höherer Programmiersprachen (CHILL, PROTEL, etc.) zur hardwareunabhängigen Formulierung, strukturierte Programmierung zur übersichtlichen Gliederung, separate, anwenderorientierte Programme zur Anpassung an den jeweiligen Einsatzfall, Speicherschutz für permanente Programme und Daten. Bausteine der Software Rechnerbetriebssystem. Dieses ist die eigentliche Schnittstelle zur Rechnerhardware. Damit ist eine Entkopplung von Rechnerhardware und den in einer höheren Programmiersprache geschriebenen Anlagenprogrammen oder Anwendersoftware gegeben. Anlagenprogramm (office load): Support Software.

85 Fernsprechtechnik Seite 85 Bild 85. Vermittlungsstellensoftware Jene Software, die in ein bestimmtes Amt geladen wird, ist das Anlagenprogramm. Es wird aus dem universellen Programm des digitalen Vermittlungssystems (jeweilige system software release) und aus den amtsspezifischen Daten gefertigt und nach dem Aufbau der Hardware in die Anlage geladen. Es ist je nach Anwendungsfall (d. h. für jede VSt) unterschiedlich. Die amtsspezifischen Daten sind standortabhängige Daten, die auch standortabhängige HW-Konfigurationen (Teilnehmer, Vermittlungsleitungen usw.) berücksichtigen. Bild 86 zeigt die zwei Schnittstellen des Betriebssystems. Der kleinere Kreis stellt die innere Schnittstelle zur Rechnerhardware dar, der nächstgrößere Kreis die äußere Schnittstelle zur Anwendersoftware. Die äußere Schnittstelle des Betriebssystems ist für alle Zentralprozessortypen und für alle Größen digitalen Vermittlungsstellen gleich. Das bietet einen großen Vorteil: Die Anwendersoftware ist prozessorneutral. Bild 86. Software-Schalenmodell

86 Fernsprechtechnik Seite 86 Aufgaben des Betriebssystems sind z. B.: Steuerung der Programmabläufe in verschiedenen Dringlichkeitsstufen, Ausführung von Ein-/Ausgabeprozeduren und Zeitmeßfunktion, Sicherungsfunktion (z. B. recovery). Die Anwendersoftware enthält Programme für Funktionen, die vermittlungsstellenspezifisch gelöst werden müssen. Das sind Funktionen für das Bearbeiten der Verbindungen und ebenso für Bedienung und Wartung der Vermittlungsstelle. In den peripheren Prozessoren bearbeiten die Programme der Anwendersoftware die Ereignisse in der Peripherie; z.b. Abtasten der Teilnehmerleitungen und Vermittlungsleitungen (z.b. zur Ziffernerkennung), Ziffern speichern, Ziffern aussenden, Teilnehmer- und Leitungssätze steuern, leitungsindividuelle Zeichengabe. Obwohl die sogenannte Support Software gar kein Teil der Vermittlungsstelle ist, ist sie aber doch ein sehr wesentlicher Bestandteil der Systemsoftware. Die Support Software führt im wesentlichen die Umsetzung von Anwenderprogrammen und amtsindividuellen Daten aus höheren Programmiersprachen in die anlageindividuellen Programmpakete durch. Die Support Software unterstützt das Produzieren, Pflegen und Erweitern der Systemsoftware (Bild 85) mit Hilfe von folgenden Programmpaketen: Generieren der Daten Übersetzen der Programme Binden der Module Verwalten der Bibliotheken Testhilfen Betreiben digitaler Vermittlungsstellen In Vermittlungsstellen mit verdrahteter Logik konnte die Inbetriebnahme und Abschaltung einer Vermittlungsstelle durch Ein- bzw. Abschalten der Versorgungsspannung durchgeführt werden. Für die Einschaltung bzw. Abtragung von Teilnehmeranschlüssen oder Vermittlungsleitungen bzw. Vermittlungsleitungsbündeln während des Betriebes waren umfangreiche Verdrahtungs- und Rangierarbeiten erforderlich. Auch die Änderung von Tarifen während des Betriebes einer Vermittlungsstelle war mit einem großen manuellen Arbeitsaufwand verbunden, der wie alle anderen Tätigkeiten vor Ort ausgeführt werden mußte. In Vermittlungsstellen mit Rechnersteuerung, also in Vermittlungsstellen mit gespeicherter Logik, können die meisten der oben angeführten Tätigkeiten durch Veränderung der Vermittlungsstellen-SW vorgenommen werden. Diese SW-Änderungen werden wie bei kommerziellen Rechnersystemen über sog. Bedienterminals vorgenommen, die entweder vor Ort, also in der Vermittlungsstelle, oder abgesetzt an den Vermittlungsstellenrechner angeschlossen sein können. Diese abgesetzten Bedienterminals werden in sog. Betriebsstellen zusammengefaßt und an einen Betriebsstellenrechner angeschlossen. Dieser Betriebsstellenrechner ist über ein Anschlußleitungsnetz - Datex-P oder ISDN - an die Bedienschnittstelle eines oder mehrerer Vermittlungssysteme angeschlossen. Durch diese Konfiguration ist es jedem Bedienterminal möglich zu jedem Vermittlungsstellenrechner eine Verbindung - Sitzung - aufzubauen, sie erlaubt aber auch

87 Fernsprechtechnik Seite 87 die gleichzeitige Kommunikation mehrerer Bedienterminals mit einem Vermittlungsstellenrechner um die verschiedenen Betriebs- und Wartungsaufgaben durchzuführen. Das Merkmal der Fernbedienung macht es möglich die Betreuung der Vermittlungsstellen eines großen geographischen Bereiches an einer zentral gelegenen Stelle zusammenzufassen; die man als zentrale Betriebsstelle oder als OAM-Zentrum (Operation and Maintenance Center) bezeichnet. Bild 87. Prinzipdarstellung eines OAM-Zentrums Entsprechend der administrativen Struktur eines Netzbetreibers können im Bedarfsfall auch Vermittlungsstellen mehrerer OAM-Zentren von einer übergeordneten Stelle einer sog. Leitstelle betreut werden, wenn z.b.: ein 24-Stunden -Betrieb nicht in allen Betriebsstellen vorgesehen ist