DE3033871A1

DE3033871A1 - Data transmission system using PCM and delta modulation - has interface equipment with selector, code and signal converters with synchronisers

Info

Publication number: DE3033871A1
Application number: DE19803033871
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. 8000 München Metzger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1982-03-25
Also published as: DE3033871C2

Abstract

The data transmission system consists of a subscriber network using pulse code modulation and delta modulation. The subscriber associated with one network is linked to a subscriber associated with another network via a single channel using interface equipment. The interface equipment consists of a selector signal converter, a code converter and signal converter. The subscriber stations (TN11,TN12) of the first network (1) are equipped with an encoder providing synchronism of quasi synchronism with the second network. The subscriber stations (TN21,TN22) of the second network (2) has delta modulation equipment in addition to pulse modulation equipment. The interface equipment (US) is equipped with a digital connecting through extension (DD) in addition to the signal converter (SU).

Description

NachrichtenübertragungasystemMessaging system

Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachrichtenübertragungssystem, bestehend aus einem ersten von Pulscodemodulation (PCM) und einem zweiten von Deltamodulation ( M) Gebrauch machenden Teilnehmernetz, bei dem ein dem einen Netz angehörende Teilnehmer mit einem dem anderen Netz angehörenden Teilnehmer einzelkanalmäßig über eine übergangs stelle hinweg miteinander verbindbar ist und bei dem die übergangsstelle hierzu einen Wahlumsetzer für die Kennzeichenumsetzung und einen Signalumsetzer für die Umsetzung der Modulationaufweist.The invention relates to a message transmission system, consisting of a first pulse code modulation (PCM) and a second delta modulation (M) using subscriber network in which a subscriber belonging to one network with a subscriber belonging to the other network on a single-channel basis via a transition point away can be connected to each other and in which the transition point to this a dial converter for the license plate conversion and a signal converter for the Implementation of the modulation.

Bei Nachrichtenübertragungssystemen zur leistungsgebundenen und/oder drahtlosen übertragung von Sprache, Musik, Text, Bildern oder Daten haben die großen Fortschritte auf dem Gebiet der Mikroelektronik eine Entwicklung hin zu integrierten digitalen Netzen eingeleitet. Für öffentliche Fernmeldenetze wird nach der CCITT-Empfehlung G.711 die Bitrate für einen Digital-Fernsprechkanal auf 64 kbit/s festgelegt. Wie einschlägige Untersuchungen - vgl. beispielsweise AIEE Transactions on Communications and Electronics, Mai 1957, Seiten 142 bis 147-zeigen, können für die digitale Übertragung von Sprache verschiedene Pulsmodulationsarten zur Anwendung kommen. Unter bestimmten Voraussetzungen hat jedoch die Pulscodemodulation, kurz PCM genannt, insbesondere dann Vorteile, wenn die mit 64 kbit/s zu übertragende Nachricht über mehrere Modulationsabschnitte geführt werden soll, so daß ihr in öffentlichen Netzen der Vorzug gegeben wird. Entsprechendes gilt auch für nicht öffentliche Netze, sofern sie stationär sind. Bei mobilen taktischen Netzen wird dagegen der PCM die a M vorgezogen, weil sie mit einer wesentlich geringeren Bitrate auskommt. Bei mit Deltamodulation arbeitenden Netzen ist die Bitrate für einen Digital-Fernsprechkanal auf 16 bzw. 32 kbit/s festgelegt.In message transmission systems for performance-related and / or wireless transmission of speech, music, text, images or data is the big thing Advances in the field of microelectronics indicate a trend towards integrated digital networks initiated. For public telecommunications networks, the CCITT recommendation G.711 sets the bit rate for a digital telephone channel to 64 kbit / s. As relevant studies - see for example AIEE Transactions on Communications and Electronics, May 1957, pp. 142-147- show, for digital transmission Different types of pulse modulation from speech are used. Under certain However, pulse code modulation, or PCM for short, has particular prerequisites then advantages if the message to be transmitted at 64 kbit / s over several modulation sections should be conducted so that it is given preference in public networks. The same applies to non-public networks, provided they are stationary. at mobile tactical networks, on the other hand, are preferred to PCM, the a M, because it gets by with a much lower bit rate. With delta modulation working networks, the bit rate for a digital telephone channel is set to 16 resp. 32 kbit / s fixed.

Während im Zuge dieser Entwicklung im Bereich der öffentlichen Netze lediglich während einer übergangsphase besondere übergangsstellen vorgesehen sein müssen, über die bereits digital arbeitende Netzabschnitte mit analogen Netzabschnitten zusammenarbeiten, werden solche über gangsstelle bei digitalen Netzen überall dort benötigt wo ein mit PCM arbeitendes Netz, beispielsweise ein stationäres Netz,mit einem von a M Gebrauch machenden Netz, beispielsweise ein mobiles Netz, zusammenarbeiten soll. Eine solche Ubergangsstelle kann in einfacher Weise so ausgebildet sein, daß das ankommende Signal in der einen Modulationsart zunächst demoduliert und anschließend neu in der Modulationsart des anderen Netzes moduliert wird. In gleicher Weise müssen die Hilfsinformationen wie Ruf und Wahl beim übergang vom einen in das andere Netz über Kennzeichenumsetzer in eine dem Netz hinter der übergangsstelle konforme Signalform gebracht werden. Eine solche Ubergangsstelle stellt ein Hindernis dann dar, wenn ein Teilnehmer des eines Netzes mit einem Teilnehmer des anderen Netzes eine abhörsichere Verbindung eingehen will. Das verschlüsselte Signal müßte nämlich in diesem Falle auf der ubergangsstelle zunächst entschlüsselt demoduliert anschließend in die andere Modulationsform umgesetzt und neu verschlüsselt werden. Eine solche Prozedur ist aber im Interesse der Geheimhaltung unerwlnscht, weil in diesem Falle zumindest theoretisch die Möglichkeit besteht, die geheimzuhaltende Nachricht auf der übergangsstelle abzuhören.While in the course of this development in the field of public networks special transition points may only be provided during a transition phase must, over the network sections that are already working digitally with analog network sections work together, these will become the transition point for digital networks everywhere is required where a network that works with PCM, for example a stationary network, is included a network making use of a M, for example a mobile network target. Such a transition point can be designed in a simple manner so that the incoming signal is first demodulated and then in one type of modulation is newly modulated in the modulation type of the other network. In the same way must the auxiliary information such as call and dialing when transferring from one network to the other Via a code converter into a signal form that conforms to the network behind the transition point to be brought. Such a transition point is an obstacle if a participant of one network with a participant of the other network a tap-proof Wants to enter into a connection. The encrypted signal would have to be used in this case on the transition point first decrypted then demodulated in the other Modulation form can be implemented and re-encrypted. One such procedure is but undesirable in the interests of secrecy, because in this case at least Theoretically there is the possibility of the message to be kept secret on the transition point eavesdropping.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das Zusammenarbeiten zweier digitaler Netze mit unterschiedlicher Modulation eine einfache Möglichkeit aufzuzeigen, die eine Einzelkanalverschlüsselung ohne eine Zwischenentschlüsselung auf der übergangsstelle zuläßt.The invention is based on the task of working together two digital networks with different modulation a simple possibility to show that a single channel encryption without an intermediate decryption at the crossing point.

Ausgehend von einem Nachrichtenübertragungssystem, das aus einem ersten von Pulscodemodulation und einem zweiten von Deltamodulation Gebrauch machenden Teilnehmernetz besteht, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die mit einer Verschlüsselungseinrichtung ausgerüsteten Teilnehmerstationen. des ersten Netzes, das hinsichtlich des zweiten Netzes synchron bzw.Starting from a message transmission system that consists of a first making use of pulse code modulation and a second of delta modulation Subscriber network exists, this object is achieved according to the invention in that the subscriber stations equipped with an encryption device. of first network, which is synchronous with respect to the second network or

quasi synchron ist, neben der PC-Modulationseinrichtung eine den Teilnehmerstationen des zweiten Netzes entsprechende -Modulationseinrichtung aufweisen, daß ferner bei Durchführung einer verschlüsselten übertragung zwischen einem schlüsselfähigen Teilnehmer des ersten Netzes und einem schlüsselfähigen Teilnehmer des zweiten Netzes A -Modulation verwendet ist und daß die Ubergangsstelle zusätzlich oder anstelle eines Signalumsetzers eine digitale Durchschaltung für eine verschlüsselte Einzelkanalverbindung zwischen einem schlüsselfähigen Teilnehmer des einen Netzes und einem schlüsselfähigen Teilnehmer des anderen Netzes aufweist.is quasi synchronous, in addition to the PC modulation device, one of the subscriber stations of the second network corresponding modulation device that furthermore at Carrying out an encrypted transmission between a key-able participant of the first network and a key subscriber of the second network A modulation is used and that the transition point in addition to or instead of a signal converter a digital connection for an encrypted single-channel connection between a key-capable participant of the one network and a key-capable participant of the other network.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Einzelkanalverschliisselung zwischen Teilnehmern digitaler Netze mit unterschiedlicher Pulsmodulation, bei der die Ver- und Entschlüsselung ausschließlich in den Endstellen darstellenden Teilnehmerstaticnen vorgenommen wird, nur dann möglich ist, wenn in der übergangsstelle von einer Modulationsumsetzung abgesehen werden kann. Dies ist gemäß der Erfindung dann möglich, wenn bei Schldsselbetrieb, unabhängig von der Netzzugehörigkeit der Teilnehmer, immer nur eine bestimmte Modulation zur Anwendung kommt.The invention is based on the knowledge that a single channel encryption between participants in digital networks with different pulse modulation, in which the encryption and decryption only in the terminal stations is only possible if there is a modulation conversion at the transition point can be disregarded. According to the invention, this is possible if, during key operation, regardless of the network affiliation of the participants, only one specific modulation is used.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß hier der Deltamodulation der Vorzug gegeben wird, weil die Bitrate eines Digital-Fernmeldekanals hier wesentlich geringer, nämlich 16 oder 32 kbit/s, ist. Bei einem mit PCM arbeitenden Digital-Fernmeldekanal weist die Bitrate wie bereits ausgeführt wirden ist, einen Wert von 64 kbit/s auf. Im umgekehrten Falle müßten zwei bzw.In this context it is important that here the delta modulation preference is given because the bit rate of a digital telecommunication channel is essential here lower, namely 16 or 32 kbit / s. With a digital communication channel working with PCM if the bit rate has already been explained, a value of 64 kbit / s. In the opposite case, two or

vier Digital-Fernmeldekanäle in dem mit Deltamodulation arbeitenden Netz für die Ubertragung eines PCM verwendenden digitalen Fernsprechsignals in Anspruch genommen werden. Hinzu kommt noch, daß bei Anwendung von PCM zusätzliche Information für die Wortsynchronisation mit übertragen werden müßte. Dies würde jedoch gegenüber der Verwendung von Deltamodulation bei Einzelkanalverschlüsselung einen erheblichen, nicht zu vertretenden Mehraufwand mit sich bringen.four digital communication channels in the one that works with delta modulation Network for the transmission of a digital telephone signal using PCM in claim be taken. In addition, there is additional information when using PCM would have to be transmitted for word synchronization. However, this would be opposite the use of delta modulation with single-channel encryption a considerable, entail unjustifiable additional work.

Die übergangsstelle, die für eine verschlüsselte Einzelkanalverbindung zwischen einem schlüsselfähigen Teilnehmer des einen Netzes und einem schlüsselfahigen Teilnehmer des anderen Netzes lediglich eine digitale Durchschaltung benötigt, kann beispielsweise als Handvermittlung ausgelegt werden, bei der nach Bedarf die Umschaltung vom Signalumsetzer auf die digitale Durchschaltung vom Operator durchgeführt wird.The transition point for an encrypted single-channel connection between a key-capable participant of one network and a key-capable participant Subscribers of the other network only need a digital connection, can For example, they can be designed as a manual switch, in which the switchover as required from the signal converter to the digital connection is carried out by the operator.

Bei einer bevorzugten Ausführung weist die übergangsstelle eine Umschalteinrichtung zum automatischen Umschalten vom Signalumsetzer auf die digitale Durchschaltung bei Herstellen einer verschlüsselten Einzelkanalverbindung zwischen einem schlüsselfähigen Teilnehmer des einen Netzes und einem schlüsselfähigen Teilnehmer des anderen Netzes auf.In a preferred embodiment, the transition point has a switchover device for automatic switching from the signal converter to the digital connection when establishing an encrypted single-channel connection between a key-enabled Participant in one network and a key participant in the other network on.

Besonders vorteilhaft gestalten sich die Verhältnisse, wenn auch bei der Durchführung einer verschlüsselten übertragung zwischen zwei schlüsselfähigen Teilnehmern TN11, TN12 des ersten Netzes (1) A-Modulation verwendet wird.The ratios are particularly advantageous, albeit at the implementation of an encrypted transmission between two key-enabled Participants TN11, TN12 of the first network (1) A modulation is used.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 das Prinzipblockschaltbild eines von der Erfindung Gebrauch machenden Nachrichtenübertragungssystems Fig. 2 eine Variante der übergangsstelle des Nachrichtenübertragungssystems nach Fig. 1.Based on an embodiment shown in the drawing the invention is to be explained in more detail below. In the drawing mean 1 shows the principle block diagram of a message transmission system making use of the invention Fig. 2 shows a variant of the transition point of the message transmission system according to Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt schematisch ein erstes Teilnehmernetz 1 in Form eines PCM-Netzes PCM-N und ein zweites Teilnehmernetz 2 in Form eines Deltamodulationsnetzes a M-N, das mit dem ersten Netz über die übergangsstelle US zusammenarbeitet. Die Verbindung der Teilnehmer TN11, TN12 und TN1n des ersten Netzes 1 erfolgt über eine PCM-Vermittlung V1. In gleicher Weise sind die Teilnehmer TN21, TN22 und TN2n des zweiten Netzes 2 über eine A M-Vermittlung V2 mit der übergangsstelle ÜS verbunden. Die Teilnehmer TN11 und TN12 des ersten Netzes weisen sowohl eine PCM- als auch eine bM-Einrichtung auf, an die sich das Schlüsselgerät SG, eine Wahleinrichtung PCM-W und ein Interface PCM-I anschließen.The block diagram shown in Fig. 1 shows schematically a first Subscriber network 1 in the form of a PCM network PCM-N and a second subscriber network 2 in the form of a delta modulation network a M-N, which connects to the first network via the transition point US cooperates. The connection of participants TN11, TN12 and TN1n of the first Network 1 takes place via a PCM exchange V1. In the same way are the participants TN21, TN22 and TN2n of the second network 2 via an AM exchange V2 with the interworking point ÜS connected. The participants TN11 and TN12 of the first network have both a PCM and a bM device to which the key device SG, a dialing device Connect PCM-W and an interface PCM-I.

Die Teilnehmer TN1n, von denen nur einer dargestellt ist, sind normale Teilnehmergeräte, die kein Schldsselgerät aufweisen. Die Teilnehmer TN21 und TN22 des zweiten Netzes weisen ihrerseits nur eine A M-Einrichtung auf, an die sich wiederum der Schlüsselgerät SG die Wahleinrichtung b M-W und das Interface # M-I anschließen. Das zweite Netz weist wie das erste Netz ebenfalls weitere Teilnehmer TN2n auf, die ohne Schlüsselgerät arbeiten.The participants TN1n, of which only one is shown, are normal Subscriber devices that do not have a key device. The participants TN21 and TN22 of the second network in turn have only one A M facility, which in turn is connected to the encryption device SG connect the dialing device b M-W and the interface # M-I. Like the first network, the second network also has further participants TN2n, who work without a key device.

Die übergangs stelle US besteht aus dem Wahlumsetzer WU dem Signalumsetzer SU, der digitalen Durchschaltung DD, und der Umschalteinrichtung aus den Umschaltern Ul und U2 zum Umschalten der Anschlüsse der übergangsstelle vom Signalumsetzer SU auf die digitale Durchschaltung DD bei Durchführung einer Einz elkanalverschlüs 5 elung zwischen einem der Teilnehmer TN1I bzw. TN12 des ersten Netzes 1 und einem der Teilnehmer TN21 bzw. TN22 des zweiten Netzes 2.The transition point US consists of the dial converter WU and the signal converter SU, the digital through-connection DD, and the switching device from the switches Ul and U2 for switching the connections of the transition point from the signal converter SU to the digital through-connection DD when carrying out a single channel lock 5 elation between one of the participants TN1I or TN12 of the first network 1 and one the subscriber TN21 or TN22 of the second network 2.

Beide Netze sind zueinander synchron bzw. quasisynchron, was für eine digitale Durchschaltung im Falle einer Einzelkanalverschlüsselung Voraussetzung ist. Unter dem Ausdruck quasisynchrone Netze" sind zwei Netze zu verstehen, deren Taktfrequenzen eine so hohe übereinstimmung haben, daß in Verbindung mit Pufferspeichern an den tbergangsstellen ein Bit-Schlupf nur in größeren Zeitabständen in der Größenordnung eines Tages auftritt. In der angegebenen Schaltstellung der Umschalter Ul und U2 wird eine nicht verschlüsselte Verbindung zwischen einem Teilnehmer des ersten Netzes 1 und einem Teilnehmer des zweiten Netzes 2 hergestellt. Der Wahlumsetzer WU setzt die Wahlzeichen des von PCM Gebrauch machenden ersten Netzes 1 in Wahlzeichen des von a Gebrauch machenden zweiten Netzes 2 um und umgekehrt. In gleicher Weise erfolgt die Modulationsumsetzupg im Signalumsetzer SU. Bei der Herstellung einer Verbindung zwischen einem der Teilnehmer TN11 bzw. TN12 des ersten Netzes mit einem der Teilnehmer TN21 bzw. TN22 des zweiten Netzes zur Durchführung einer verschlüsselten Einzelkanalübertragung wird diese Verbindung zunächst ohne Verschlüsselung aufgebaut und dabei mit Hilfe des Wahlumsetzers WU die Umschalter U1 in die unterbrochen gezeichnete Schaltstellung gebracht. Außerdem wird gleichzeitig bei dem an der Verbindung beteiligten Teilnehmer TN11 bzw. TN12 des ersten Netzes 1 von der PCM- Einrichtung auf die A M-Einrichtung umgeschaltet, also das ankommende analoge Signal in ein Deltamodulationssignal umgesetzt und anschließend im Schlüsselgerät SG verschlüsselt. Das so gewonnene Signal wird über die Vermittlung V1 und die digitale Durchschaltung DD der Übergangsstelle US zum angewählten Teilnehmer TN21 bzw. TN22 des zweiten Netzes 2 unter Zwischenschaltung der dargestellten Vermittlung V2 übertragen, dort entschlüsselt und demoduliert. Von Deltamodulation wird im ersten Netz 1 auch dann von den Teilnehmern Gebrauch gemacht, wenn eine Verbindung in Form einer Einzelkanalverschlüsselung ausgeführt werden soll. Auf diese Weise braucht nicht unterschieden zu werden, ob eine verschlüsselte Einzelkanalverbindung zwischen Teilnehmern des gleichen Netzes oder des einen und des anderen Netzes aufzubauen ist, was einen entsprechend geringeren Schaltungsaufwand bedingt.Both networks are synchronous or quasi-synchronous with each other, what a digital connection in the case of single-channel encryption is a prerequisite is. The expression quasi-synchronous networks "is to be understood as meaning two networks, their Clock frequencies have such a high degree of correspondence that in connection with buffer memories at the transition points a bit slip of the order of magnitude only occurs at longer time intervals occurs one day. In the specified switch position the switch Ul and U2 becomes an unencrypted connection between a participant in the first network 1 and a subscriber of the second network 2 established. The election implementer WU sets the elections of the first network 1 making use of PCM in elections of the using a second network 2 um and vice versa. Done in the same way the modulation conversion in the signal converter SU. When establishing a connection between one of the participants TN11 or TN12 of the first network with one of the participants TN21 or TN22 of the second network for carrying out an encrypted single-channel transmission this connection is initially established without encryption and with the help of of the selector converter WU, the changeover switch U1 in the switching position shown interrupted brought. In addition, at the same time with the participant involved in the connection TN11 or TN12 of the first network 1 from the PCM Establishment on the AM device switched, so the incoming analog signal into a delta modulation signal implemented and then encrypted in the encryption device SG. The one won in this way Signal is via the exchange V1 and the digital through-connection DD of the transition point US to the selected subscriber TN21 or TN22 of the second network 2 with interconnection transmitted to the illustrated switch V2, decrypted and demodulated there. Delta modulation is then also used by the subscribers in the first network 1 made when a connection is executed in the form of a single channel encryption shall be. In this way there is no need to distinguish whether an encrypted or not Single channel connection between participants of the same network or of one and of the other network is to be built, which requires a correspondingly lower circuit complexity conditional.

Fig. 2 zeigt noch eine übergangsstelle US die als Variante der Uberleitstelle US nach Fig. 1 dann ausreichend ist, wenn sie ausschließlich für die Durchführung einer verschlüsselten Einzelkanalverbindung zwischen einem Teilnehmer des ersten Netzes 1 und einem Teilnehmer des zweiten Netzes 2 benötigt wird und hierzu von den die Verbindung wünschenden Teilnehmern ausgewählt werden kann. In diesem Falle beschränkt sich eine solche Ubergangsstelle, wie in Fig. 2 angegeben, auf die Parallelschaltung eines Wahlumsetzers WU mit eins digitalen Durchschaltung DD.Fig. 2 shows another transition point US as a variant of the transition point US according to FIG. 1 is sufficient if it is used exclusively for the implementation an encrypted single channel connection between a participant of the first Network 1 and a subscriber of the second network 2 is required and for this purpose from the subscribers wishing to connect can be selected. In this case such a transition point, as indicated in FIG. 2, is limited to the parallel connection a dial converter WU with a digital through-connection DD.

Eine weitere Vereinfachung der übergangs stelle ist dann gegeben, wenn zwei verschiedenen Netzen zugehörige mit Schlüsselgeräten ausgerüstete Teilnehmer über eine Standleitung miteinander in Verbindung stehen. Die Übergangsstelle reduziert sich dann in ihrem technischen Aufwand auf die digitale Durchschaltung.A further simplification of the transition point is then given if two different networks belong to subscribers equipped with key devices are in communication with each other via a dedicated line. The transition point is reduced then in their technical effort on the digital connection.

4 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite4 claims 2 figures Blank page

Claims

Claim 0) Message transmission system, consisting of a first of pulse code modulation (PCM) and a second of delta modulation (aM) use making subscriber network, in which a subscriber belonging to one network participates a subscriber belonging to the other network single-channel via a transition point can be connected to each other across and where the transition point for this purpose is a dial converter for the license plate conversion and a signal converter for the conversion of the modulation has, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the one with an encryption device (SG) equipped subscriber stations (TN11, TN12) of the first network (1) with regard to of the second network (2) is synchronous or quasi-synchronous, in addition to the PC modulation device a # modulation device corresponding to the subscriber stations (TN21, TN22) of the second network (2) have that also when performing an encrypted transmission between a key-capable participant in the first network with a key-capable participant of the second network b-modulation is used and that the transition point (ÜS) is also used or instead of a signal converter (SU) a digital through-connection (DD) for one encrypted single-channel connection between a key-enabled participant of the one network and a key participant of the other network.

2. Message transmission system according to claim 1, d a -d u r c h g e k e n n n n e i c h n e t that the Ubexgangsstelle (2S) a switching device (Ul, U2) for automatic switching from the signal converter (SU) to the digital connection (DD) when establishing an encrypted single-channel connection between a key-enabled Participant in one network and a key participant in the other network having.

3. Message transmission system according to claim 1 or 2, d a d u r c h e k e n n n n n e i n e t that a single channel of the first working with PCM Network (i) a transmission rate of 64 kbit / s and a single channel of the second with E M working network (2) a transmission rate of either 16 or 32 kbit / s having.

4. Message transmission system according to one of the preceding claims, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that also when carrying out a encrypted transmission between two key participants (TN11, TN12) of the first network (1) A modulation is used.