CH632114A5 - Verfahren zur synchronisierung von in vermittlungsstellen eines fernmeldenetzes vorgesehenen amtstaktgebern. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE den sein, oder aber es müssen die synchronisierten Taktgeber

1. Verfahren zur Synchronisierung von in Vermittlungsstel- der Vermittlungsstellen eine so grosse Genauigkeit haben, dass len eines Fernmeldenetzes vorgesehenen nachstimmbaren, die eine unzulässige Abweichung von der ursprünglichen Sollfre-Taktimpulse für die Vermittlungsvorgänge liefernden Amts- quenz erst nach hinreichend langer Betriebsdauer zu befürch-taktgebern durch einen zentralen Taktgeber, dadurch gekenn- s ten ist.

zeichnet, dass die Amtstaktgeber der Vermittlungsstellen Neben den Master-Slave-Verfahren sind noch zwei grund-

jeweils dann, wenn eine vorgegebene Phasenabweichung zwi- sätzlich andere Verfahren bekannt, die die Voraussetzungen sehen dem durch den zentralen Taktgeber festgelegten Puls- für eine zeitrichtige Verarbeitung der zu vermittelnden Infor-rahmen und dem durch sie festgelegten Amtspulsrahmen über- mationen schaffen. So kann das gesamte Netz asynchron schritten und wenn die ordnungsgemässe-Weitergabe des den io betrieben werden, was bedeutet, dass die einzelnen Taktgeber Pulsrahmen des zentralen Taktgebers kennzeichnenden Krite- voneinander unabhängig arbeiten, jedoch jeweils eine hohe riums festgestellt ist, solange durch Anlegen der maximalen Frequenzgenauigkeit aufweisen und damit nur geringfügig in Nachstimmspannung in ihrer Taktfrequenz verändert werden, der von ihnen gelieferten Frequenz abweichen. Ein Pufferspei-bis die Phasenabweichung beseitigt ist, dass daran anschlies- eher am Eingang der Vermittlungsstellen sorgt dann für einen send die Zeit vom Erreichen der solcherart eingestellten Pha- ts Ausgleich der Phasenunterschiede zwischen dem Takt auf der sengleichheit bis zum erneuten Überschreiten der maximal ankommenden Zeitmultiplexleitung und dem betreffenden zulässigen Phasenabweichung bestimmt wird, und dass die sich Amtstakt. Je nach Grösse und Richtung der Phasenabweichung daraus ergebende Nachstimmgrösse für den betreffenden muss wegen der begrenzten Speicherkapazität solcher Puffer-

Amtstaktgeber gespeichert und, sofern sie einen vorgegebenen Speicher dann jedoch gelegentlich der gesamte Speicherinhalt Wert überschritten hat, wirksam geschaltet wird und so lange 20 unterdrückt bzw. ein zweites Mal ausgelesen werden, was in angeschaltet bleibt, bis eine nachfolgend unter denselben beiden Fällen einen sogenannten Schlupfverlust mit sich bringt.

Bedingungen ermittelte Nachstimmgrösse sie ersetzt. Solche Schlupfverluste sind im übrigen auch vorhanden, wenn

2. Verfahren nach Anspruch 1 in einem Fernmeldenetz mit beim Master-Slave-Verfahren der zentrale Taktgeber ausfällt hierarchischer Anordnung der Vermittlungsstellen, dadurch und ein Ersatztaktgeber fehlt.

gekennzeichnet, dass jeweils nach abgeschlossener Phasenkor- 25 Die andere der angedeuteten grundsätzlichen Möglichkei-rektur und gegebenenfalls sich anschliessender Frequenzkor- ten stellt das sogenannte Phasenmittelungsverfahren dar. In rektur zur Kennzeichnung der ordnungsgemässen Weitergabe diesem Falle sind die Taktgeber der einzelnen Vermittlungs-des den Pulsrahmen des zentralen Taktgebers dienenden Puls- stellen gleichberechtigt und synchronisieren sich gegenseitig, rahmenkennungswortes ein Erkennungsbit in das jeweils zwi- Es bildet sich dann eine einheitliche Netzfrequenz heraus, die sehen zwei solcher Pulsrahmenkennungsworte übertragene 30 etwa dem Mittelwert aller Eigenfrequenzen entspricht. Inner-Meldewort eingeblendet und nach nachgeordneten Vermitt- halb des intakten Netzes treten Schlupfverluste nicht auf, Stö-lungsstellen gesendet wird. rungen können jedoch die Stabilität des gesamten Netzes be-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- einträchtigen. Man ist daher dazu übergegangen, grössere net, dass die zu seiner Durchführung erforderlichen logischen Netze zu unterteilen, wobei die einzelnen Netzteile unter sich Verknüpfungen durch das zentrale Steuerwerk der jeweils 35 dann wieder asynchron arbeiten, so dass bei den Übergängen betroffenen Vermittlungsstelle durchgeführt werden. die für das Asynchronverfahren typischen Schlupfverluste auftreten können. Um solche Schlupfverluste klein zu halten, müssen also auch bei Phasenmittelungsverfahren die Taktgenerato-

ren eine hohe Genauigkeit aufweisen. Sie liegt zwischen der für

40 das Asynchronnetz zu fordernden Genauigkeit von ungefähr 10-10 und der für das Master-Slave-Verfahren zu fordernden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisierung Genauigkeit von 10-9. Solche Genauigkeiten sind jedoch in von in Vermittlungsstellen eines Fernmeldenetzes, insbeson- jedem Falle nur durch auf Atomnormalen basierende Taktge-dere PCM-Fernmeldenetzes, vorgesehenen nachstimmbaren, ber zu realisieren.

die Taktimpulse für die Vermittlungsvorgänge liefernden 45 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Syn-Amtstaktgebern durch einen zentralen Taktgeber. chronisierverfahren anzugeben, das bei gleich geringer Verlust-

Eine solche Synchronisierung, die auch als Master-Slave- rate mit Taktgebern geringerer Güte auskommt.

Verfahren bezeichnet wird, ist erforderlich, um ein einwand- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einem Verfahren freies Durchschalten in den Vermittlungsstellen zu gewährlei- der eingangs erwähnten Art, also einem Master-Slave-Verfah-sten, da der Bittakt, der auf einer bei einer Vermittlungsstelle 50 ren, dadurch gelöst, dass die Amtstaktgeber der Vermittlungsankommenden Zeitmultiplexleitung herrscht, ja nicht von vorn- stellen jeweils dann, wenn eine vorgegebene Phasenabwei-herein mit dem vom Amtstaktgenerator der Vermittlungsstelle chung zwischen dem durch den zentralen Taktgeber festgelegbestimmten Bittakt, der den Vermittlungsvorgängen zugrunde ten Pulsrahmen und dem durch sie festgelegten Amtspulsrah-liegt, übereinstimmt. Darüber hinaus sind auf den Übertra- men überschritten und wenn die ordnungsgemässe Weitergabe gungsstrecken entstehende kleine Phasenschwankungen (söge- 55 des den Pulsrahmen des zentralen Taktgebers kennzeichnennannte Jitter) zu beseitigen, und in PCM-Fernmeldenetzen ist den Kriteriums festgestellt ist, so lange durch Anlegen der darüber hinaus, damit alle Zeitkanäle gleicher Ordnungsnum- maximalen Nachstimmspannung in ihrer Taktfrequenz verän-mer innerhalb des jeweiligen Pulsrahmens in ankommender dert werden, bis die Phasenabweichung beseitigt ist, dass daran und abgehender Richtung untereinander zeitlich zusammenfal- anschliessend die Zeit vom Erreichen der solcherart eingestell-len, ein sogenannter Pulsrahmenausgleich vorzunehmen. Auf 60 ten Phasengleichheit bis zum erneuten Überschreiten der maxi-die beiden letztgenannten Ausgleichsvorgänge wird hier mal zulässigen Phasenabweichung bestimmt wird, und dass die j edoch nicht näher eingegangen. sich daraus ergebende Verstimmungsgrösse für den betreffen-

Das erwähnte Master-Slave-Verfahren erfordert einen zen- den Amtstaktgeber.gespeichert und, sofern sie einen vorgege-tralen Taktgeber hoher Genauigkeit. Bei intaktem Netz entste- benen Wert überschritten hat, wirksam geschaltet wird und so hen bei dieser Synchronisierungsart keine Informationsverlu- 65 lange angeschaltet bleibt, bis eine nachfolgend unter denselben ste. Um Informationsverluste bei Ausfall des zentralen Taktge- Bedingungen ermittelte Nachstimmspannung sie ersetzt.

bers zu vermeiden bzw. klein zu halten, muss entweder eine Im Gegensatz zum üblichen Master-Slave-Verfahren

Ersatzschaltemöglichkeit für den zentralen Taktgeber vorhan- erfolgt beim erfindungsgemässen Verfahren die Synchronisie-

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rung nicht kontinuierlich, sondern jeweils nur dann, wenn die ^ t , ~

Abweichung von den durch den übergeordneten Taktgeber Af = * i festgelegten Zeitverhältnissen eine vorgegebene Grenze überschritten hat und dann in der angegebenen kombinierten Pha- wobei mit f die augenblickliche Frequenz des Quarzoszillators sen-Frequenzkorrektur. Wie noch gezeigt werden wird, sind s Q und mit A t die die maximal zulässige Phasenverschiebung die Genauigkeitsanforderungen an die synchronisierten Takt- kennzeichnende Zeitverschiebung bezeichnet ist. Diese Zeitgeber der Vermittlungsstellen wesentlich geringer als bei den Verschiebung beträgt, wie schon angedeutet, beispielsweise vorstehend erwähnten bekannten Synchronisierverfahren. eine Bitbreite und damit unter Zugrundelegung des PCM-

Gemäss weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei Systems 30/32 488 nsec. Die zur Kompensation der mittleren einem Fernmeldenetz mit hierarchischer Anordnung der Ver- io Frequenzabweichung erforderliche Stellgrössenänderung k mittlungsstellen jeweils nach abgeschlossener Phasenkorrek- beträgt dann tur und gegebenenfalls sich anschliessender Frequenzkorrek- f tur zur Kennzeichnung der ordnungsgemässen Weitergabe des A k = — ~ »

den Pulsrahmen des zentralen Taktgebers dienenden Pulsrah-

menkennungswortes ein Erkennungsbit in das jeweils zwischen 15 wobei mit S die Regelsteilheit des Taktgebers T gemeint ist. zwei solcher Pulsrahmenkennungsworten übertragene Melde- Diese durch das zentrale Steuerwerk ermittelte Stellgrös-wort eingeblendet und an nachgeordnete Vermittlungsstellen senänderung wird als Binärwert einem Stellgrössenspeicher gesendet. Damit ist gewährleistet, dass bei einer nachgeordne- SR zugeführt und gespeichert sowie nach Decodierung durch ten Vermittlungssteile nur solche Pulsrahmenkennungsworte den Decoder Dec in eine analoge Nachstimmspannung umge-zum Zwecke einer Korrektur ausgewertet werden, die von 20 wandelt. Wenn die Zeit im Anschluss an die Phasenkorrektur einer vorgeordneten Vermittlungsstelle aus nach der Korrek- bis zum erneuten Überschreiten der vorgegebenen Grenze für tur des dortigen Taktgebers ausgesendet worden.sind. die Phasenabweichung einen bestimmten Wert überschritten

Die logischen Verknüpfungen, die zur Durchführung des hat, unterbleibt eine Frequenzkorrektur, ansonsten wird die erfindungsgemässen Verfahrens erforderlich sind, können analoge Nachstimmspannung wirksam geschaltet, so dass am zweckmässigerweise vom zentralen Steuerwerk dieser Ver- 25 Quarzgenerator Q nunmehr eine entsprechend geänderte Stell-mittlungsstelle übernommen werden. grosse anliegt, wie dies in Figur 1 im Anschluss an die Zeit-

Nachstehend wird das erfindungsgemässe Verfahren unter spanne B1 angenommen ist. Die beschriebenen Vorgänge Bezugnahme auf zwei Figuren beispielsweise näher erläutert. wiederholen sich fortdauernd. In Figur 1 ist dabei angenom-

Figur 1 zeigt ein bestimmtes in diesem Zusammenhang men, dass im Anschluss an die Phasenkorrekturzeitspanne A2

interessierende Zeitverhältnisse bei einer Vermittlungsstelle 30 bis zum erneuten Erreichen der Phasengrenze eine Zeitspanne veranschaulichendes Diagramm, und B2 vergeht, die grösser ist als die vorgegebene Zeitgrenze, so

Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild der Einrichtungen zur Durch- dass in diesem Falle die vom zentralen Steuerwerk ermittelte führung des erfindungsgemässen Verfahrens. Nachstimmspannung nicht wirksam geschaltet wird, der

Im Zusammenhang mit der Durchführung des erfindungs- Quarzgenerator Q also Impulse mit einer der zuletzt ermittel-gemässen Verfahrens weist jede der Vermittlungsstellen mit zu 35 ten und wirksam geschalteten Nachstimmgrösse entsprechensynchronisierendem Taktgeber T, wie Figur 2 zeigt, eine Erken- den Frequenz liefert. Erst wenn eine nachfolgende Zeitmes-nungseinrichtung Ee auf, die aus dem Meldewort, das bei hier sung eine kürzere Zeitspanne B ergibt, wird diese Nachstimmvorausgesetztem hierarchischem Fernmeldenetz jeweils zwi- grosse durch die nunmehr gespeicherte Nachstimmgrösse sehen zwei Pulsrahmenkennungsworten von einer vorgeordne- ersetzt.

ten Vermittlungsstelle her gesendet wird, ein Signal S ableitet. 40 In Figur 1 ist auch angedeutet, dass dann, wenn die Zeit-

Dieses Signal wird einer Phasenvergleicherschaltung Vg spannen B einen mittleren Zeitwert tm überschreiten, ein zugeführt und dort zur Abtastung einer Spannung herangezo- Erkennungsbit in die Meldewörter eingeblendet wird, die zu gen, die dem Phasenvergleicher VG vom Taktgeber T her nachgeordneten Vermittlungsstellen gesendet werden, wozu zugeführt wird und von der durch diesen erzeugten Taktimpuls- die Einrichtungen Es gemäss Figur 1 dienen.

folge abgeleitet ist. Der Taktgeber T weist einen Impulsgenera- 45 Die Grösse der erwähnten Zeitspanne hängt von der tor Q, der hier lediglich ein Quarzgenerator zu sein braucht, Genauigkeit der verwendeten Quarzgeneratoren und von der sowie nicht weiter dargestellte Untersetzerstufen auf. Das vorgegebenen Phasenabweichungsgrenze bzw. von den zuläs-

durch den Phasenvergleicher Vg festgestellte,der Differenz sigen Schlupfverlusten ab.

zwischen der Phase auf der ankommenden Übertragungs- Wenn man ein hierarchisch aufgebautes Fernmeldenetz strecke und der Amtstaktpulsphase entsprechende Signal wird 50 annimmt, bei dem das Kriterium, das den durch den Mastertakt-zur weiteren Auswertung dem zentralen Steuerwerk ZSt zuge- geber festgelegten Pulsrahmen bestimmt, jeweils nach einer führt, das in Form eines Mikroprozessors realisiert sein kann. dementsprechenden Frequenzkorrektur weitergegeben wird,

Wenn der Phasenvergleich ergibt, dass eine Phasenabwei- und wenn man annimmt, dass eine Verbindung durchschnittlich chung vorliegt, die die vorgegebene Grenze von beispielsweise N solcher Vermittlungsstellen durchläuft und dabei die Fre-± 1 Bit überschreitet, dann wird vom zentralen Steuerwerk ZSt 55 quenzabweichungen von einem gemeinsamen Mittelwert fm je nach der Richtung der Phasenabweichung einer der Ver- innerhalb des Bereiches ± A fmax im gleichem Masse auf die stimmschalter + V oder - V aktiviert und damit an den Quarz- Vermittlungsstellen verteilt sind, dann erhält man als Mittelgenerator Q so lange eine maximale Nachstimmspannung der wert für die Schlupfrate einen oder anderen Polarität angelegt, bis die Phasenabwei- 2 ( îJ_ 1 ) • fmax chung beseitigt ist, was wiederum durch den Phasenvergleicher 60 fsl = —■>—

Vg festgestellt wird. Dieser Vorgang findet, wie die Figur 1 ? IUI • 1 p zeigt, während der Zeitspanne AI statt. wobei Tp die Pufferzeit des am Eingang der Vermittlungsstel-

Im Anschluss an die Zeitspanne AI wird die Zeitspanne B1 len jeweils angeordneten Pufferspeichers ist. Mit einer Pufferfestgestellt, die von dem Erreichen der solcherart eingestellten zeit von Tp=125|is (1 Pulsrahmenperiode) und N=5 ergibt sich Phasengleichheit bis zum erneuten Überschreiten der maximal 65 »

zulässigen Phasenabweichung dauert. fsl = 21 3 * 10^ • ,

Diese Zeitspanne t=Bl steht zu der mittleren Frequenzab- ~ ' im weichung f im Verhältnis Lässt man im Mittel gerade einen Schlupf je 24 Stunden, d. h.

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den Verlust des Inhalts eines Pufferspeichers zu, wobei vorausgesetzt ist, dass innerhalb dieser Zeit die Ursache für die Unterbrechung der ordnungsgemässen Weitergabe des vom Mastertaktgeber erzeugten Synchronisationskriteriums beseitigt ist, so muss für die Quarzoszillatoren der einzelnen Vermittlungsstellen eine 24 Stunden andauernde Stabilität von

(ffimaz) 24 & = 0,54"10~9

gefordert werden. Zur Verfügung stehende Quarzoszillatoren mit einer 24-h-Stabilität von 1 • 10~10 erfüllen diese Forderungen. Wenn nun die Zeitspanne, deren Länge unterschritten sein

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muss, damit beim erfindungsgemässen Verfahren eine Frequenzkorrektur stattfindet, kleiner gewählt wird als die unter Voraussetzung eines Quarzoszillators der vorerwähnten Güte höchstens verstreichende Zeit zwischen dem Zustand der Pha-

5 sengleichheit zwischen der Phase des zentralen Taktgebers und des betreffenden Amtstaktgebers und dem erneuten Erreichen der vorgegebenen Phasenabweichung von hier ± 1 Bit, dann ist gewährleistet, dass immer die vorausgesetzte Grenze für die Schlupfrate eingehalten wird, auch wenn der Quarzos-

io zillator durch Alterung von seinem ursprünglichen Verhalten abweicht.

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1 Blatt Zeichnungen