Aufgabe 1.3: ISDN–Rahmenstruktur

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Rahmenstruktur der  $\rm S_{0}$–Schnittstelle

Die Grafik zeigt die Rahmenstruktur der  $\rm S_{0}$–Schnittstelle. Jeder Rahmen der Dauer  $T_{\rm R}$  beinhaltet $48$ Bit, darunter:

  • $16$ Bit für den Bearer Channel   $\rm B1$ (hellblau),
  • $16$ Bit für den Bearer Channel   $\rm B2$ (dunkelblau),
  • $4$ Bit für den Data Channel   $\rm D$ (grün).


Gelb eingezeichnet sind die erforderlichen Steuerbits.

Vorgegeben wird für diese Aufgabe, dass jeder der beiden Basiskanäle  $\rm B1$  und  $\rm B2$  eine Nettodatenrate von  $R_{\rm B} = 64 \ \rm kbit/s$  bereitstellen soll.

Anzumerken ist noch, dass die Bitdauer  $T_{\rm B}$  des uncodierten Binärsignals gleichzeitig die Symboldauer des (modifizierten) AMI–Codes angibt, der jede binäre  „$1$”  dem Spannungspegel  $0 \ \rm V$  zuordnet und jede binäre  „$0$”  alternierend mit  $+0.75 \ \rm V$  bzw.  $–0.75 \ \rm V$  darstellt.

Die Zahlenwerte in der Grafik (rot markiert) geben eine Beispielfolge an, die in der Teilaufgabe  (5)  entsprechend dem modifizierten AMI–Code in Spannungspegel umgesetzt werden soll.

  • Bitnummer $48$ beinhaltet das so genannte  L–Bit.
  • Dieses ist in der Teilaufgabe  (6)  so zu setzen, dass das Signal  $s(t)$  gleichsignalfrei wird.





Hinweise:

  • Die Aufgabe gehört zum Kapitel  ISDN-Basisanschluss.
  • Der AMI–Code wird ausführlich im Kapitel  Eigenschaften des AMI-Codes  des Buches „Digitalsignalübertragung” beschrieben.
  • Anzumerken ist ferner, dass die ersten $47$ Bit genau $22$ „Nullen” enthalten.



Fragebogen

1

Wie groß ist die Rahmendauer  $T_{\rm R}$?

$T_{\rm R} \ = \ $

$\ \rm µ s$

2

Wie groß ist die Bitdauer  $T_{\rm B}$? Hinweis:  Diese ist gleich der Symboldauer nach der AMI–Codierung.

$T_{\rm B} \ = \ $

$\ \rm µ s $

3

Wie groß ist die Gesamt–Bruttodatenrate  $R_{\rm ges}$?

$R_{\rm ges} \ = \ $

$\ \rm kbit/s$

4

Wieviele Steuerbits  $(N_{\rm St})$  werden pro Rahmen übertragen?

$N_{\rm St} \ = \ $

5

Mit welchen Spannungswerten  $(0 \ {\rm V}, \ +0.75 \ {\rm V}, \ –0.75 \ {\rm V})$  werden Bit 10, 11 und 12 (grau hinterlegter Block) dargestellt?

$U_{10} \ = \ $

$\ \rm V $
$U_{11} \ = \ $

$\ \rm V $
$U_{12} \ = \ $

$\ \rm V $

6

Welchen Spannungswert  $(0 \ {\rm V}, \ +0.75 \ {\rm V}, \ –0.75 \ {\rm V})$  besitzt das L–Bit am Ende?

$U_{48} \ = \ $

$\ \rm V $


Musterlösung

(1) 

  • In jedem Rahmen werden jeweils 16 Bit der Basiskanäle B1 und B2 übertragen.
  • Mit der Rahmendauer $T_{\rm R}$ gilt somit für die Bitrate $(R_{\rm B} = 64 \ \rm kbit/s)$ eines jeden Rahmens:
$$R_{\rm B} = \frac{16\,\,{\rm bit}}{T_{\rm R}} \hspace{0.3cm}\Rightarrow \hspace{0.3cm} T_{\rm R} = \frac{16\,\,{\rm bit}}{64 \cdot 10^3\,\,{\rm bit/s}} \hspace{0.15cm}\underline{= 250 \,{\rm µ s}} \hspace{0.05cm}.$$


(2) 

  • Für jedes einzelne der 48 Bit steht somit folgende Zeitdauer zur Verfügung.
$$T_{\rm B} = \frac{T_{\rm R}}{48} = \frac{250 \,{\rm µ s}}{48} \hspace{0.15cm}\underline{ = 5.208 \,{\rm µ s}}$$
  • Da bei der (modifizierten) AMI–Codierung jedes Binärsymbol durch ein Ternärsymbol gleicher Dauer ersetzt wird, ist die Symboldauer nach der AMI–Codierung ebenfalls gleich $T_{\rm B}$.


(3)  Die Bruttodatenrate ist gleich dem Kehrwert der Bitdauer:

$$R_{\rm ges} = \frac{1}{T_{\rm B}} \hspace{0.15cm}\underline{= 192 \,{\rm kbit/s}} \hspace{0.05cm}.$$


(4)  Die Anzahl der Steuerbit beträgt:

$$N_{\rm St} = 48 - 2 \cdot 16 -4 \hspace{0.15cm}\underline{= 12} \hspace{0.05cm}.$$
  • Diese sind in der Grafik gelb markiert.
  • Die in der letzten Teilfrage berechnete Gesamt–Bruttodatenrate setzt sich somit wie folgt zusammen:
$$R_{\rm ges} = 2 \cdot {R_{\rm B}} + {R_{\rm D}} + {R_{\rm St}} = 2 \cdot 64 \,{\rm kbit/s} + 16 \,{\rm kbit/s} + 48 \,{\rm kbit/s} = 192 \,{\rm kbit/s} \hspace{0.05cm}.$$


(5)  Zu beachten ist, dass die erste „0” mit positiver Polarität codiert wird und alle folgenden alternierend mit $±0.75 \ {\rm V}$:

  • $U_{1} = U_{5} = U_{9} = U_{12} =\text{ ...} = +0.75 \ {\rm V},$
  • $ U_{2} = U_{7} = U_{10} = U_{13} = \text{ ...} = -0.75 \ {\rm V}$.


Daraus folgt weiter:

  • Das Bit $b_{10} = 0$ wird dargestellt durch $U_{10} \underline{= -0.75 \ \rm V}$,
  • Das Bit $b_{11} = 1$ durch $U_{11} \underline{= 0 \ \rm V}$ und
  • Das Bit $b_{12} = 0$ durch $U_{12} \underline{= +0.75 \ \rm V}$.


(6) 

  • Das L–Bit hat die Aufgabe, das AMI–codierte Signal (über alle 48 Ternärsymbole) gleichsignalfrei zu halten.
  • Da 22 mal das Binärsymbol „0” aufgetreten ist (also je 11 mal die Spannungswerte $+0.75 \ \rm V$ und $-0.75 \ \rm V$) und dementsprechend 27 mal das Binärsymbol „1” (Spannungswert $0 \ \rm V$), ist $U_{48}\hspace{0.15cm}\underline{=0 \ \rm V}$ zu setzen.