DE10041724A1 - Verfahren zur Uhrensychronisation - Google Patents
Verfahren zur UhrensychronisationInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Synchronisation mehrerer Uhren mit innerhalb jeweils zugehöriger Einstellbereiche veränderbarem Uhrentakt. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird jeder Uhr von Zeit zu Zeit die Information über den momentanen, fremden Uhrentakt einer der anderen Uhren übermittelt. Es wird dann jeweils festgestellt, ob der fremde Uhrentakt innerhalb des eigenen Einstellbereiches liegt, und bejahendenfalls wird der eigene momentane Uhrentakt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem fremden und dem eigenen Uhrentakt aktualisiert. DOLLAR A Verwendung z. B. zur Synchronisation verteilt angeordneter Uhren in einem vernetzten Steuergeräteverbund eines Fahrzeugelektroniksystems.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Synchronisati
on mehrerer Uhren mit innerhalb jeweils zugehöriger Einstellbe
reiche veränderbarem Uhrentakt.
Derartige Synchronisationsverfahren finden beispielsweise in
vernetzten Elektroniksystemen Verwendung, die ein Kommunikati
onsnetz beinhalten, an das mehrere Komponenten als Netzknoten
angeschlossen sind, von denen alle oder ein Teil über eine je
weils eigene Uhr verfügen. Die Uhren beinhalten typischerweise
einen hochfrequenten Zeittaktgeber und einen nachgeschalteten
Teiler, der den Zeittakt des Taktgebers auf den gewünschten Uh
rentakt herunterteilt. Ein Anwendungsbereich dieser Art sind
Fahrzeugelektroniksysteme mit einem Datenbusnetzwerk, an das
mehrere Fahrzeugsteuergeräte mit jeweils eigener Uhr ange
schlossen sind.
Unter dem Begriff "Uhrentakt" ist vorliegend ganz allgemein die
Ganggeschwindigkeit einer Uhr zu verstehen, d. h. wie schnell
oder langsam sie läuft, unabhängig davon, ob die Ganggeschwin
digkeit durch Herunterteilen eines hochfrequenten, von einem
Zeittaktgeber erzeugten Taktsignals, wie oben angegeben, oder
in einer anderen herkömmlichen Weise festgelegt wird. Bei einer
üblicherweise verwendeten Normierung liegt die normierte Gang
geschwindigkeit im Bereich um einen Sollwert von eins. Die Er
findung ist z. B. für Systeme mit verteilt, d. h. räumlich ent
fernt, angeordneten Uhren anwendbar, deren Uhrentakt innerhalb
eines gewissen Einstellbereiches steuerbar verändert werden
kann.
Ein bekanntes Verfahren bei der Synchronisation mehrerer derar
tiger Uhren mit einstellbarem Uhrentakt besteht darin, für eine
jeweilige Uhr die Abweichung ihres Uhrentaktes von den Uhren
takten mehrerer anderer Uhren zu bestimmen und daraus einen ef
fektiven Korrekturwert für den eigenen Uhrentakt zu ermitteln.
Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass von einem ausgewählten
Teil der ermittelten Abweichungen, für den üblicherweise die
stärksten Abweichungen nicht berücksichtigt werden, ein Mittel
wert gebildet wird, der dann als Korrekturwert dient. Zur Tole
rierung einer Anzahl k von falsch verteilten Uhren sind bei
dieser bekannten Technik eine Anzahl 3k+1 von Uhrentaktmessun
gen und Bestimmungen der zugehörigen Abweichungen erforderlich.
Eine andere bekannte Methode zur Synchronisation mehrerer Uhren
besteht darin, eine Uhr als Leituhr auszuwählen und den Zeit
wert der anderen Uhren in gewissen Zeitabständen auf denjenigen
der Leituhr abzustimmen. Solche Synchronisationsverfahren sind
in der Offenlegungsschrift DE 197 50 929 A1 und in der Patent
schrift DE 38 03 525 C2 beschrieben. Ein grundsätzliches Prob
lem dieser Technik liegt darin, dass bei einer Fehlfunktion der
Leituhr die Synchronisation aller Uhren entsprechend gestört
oder gar nicht mehr möglich ist.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
eines Uhrensynchronisationsverfahrens der eingangs genannten
Art zugrunde, mit dem sich mehrere Uhren mit veränderbarem Uh
rentakt in verhältnismäßig einfacher und zuverlässiger Weise
synchronisieren lassen.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung ei
nes Uhrensynchronisationsverfahrens mit den Merkmalen des An
spruchs 1. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass je
der Uhr von Zeit zu Zeit die Information über den momentanen
Uhrentakt einer der anderen Uhren, z. B. als entsprechende Zeit
stempel- oder Zeitdifferenzinformation übermittelt und ihr da
durch dieser fremde Uhrentakt einer der anderen Uhren zugäng
lich gemacht wird und der eigene Uhrentakt in Abhängigkeit vom
fremden Uhrentakt aktualisiert, d. h. neu bestimmt wird, wenn
der fremde Uhrentakt innerhalb des eigenen Einstellbereiches
liegt, wobei die Aktualisierung in Abhängigkeit von der Diffe
renz zwischen dem fremden und dem eigenen Uhrentakt erfolgt.
Somit umfasst erfindungsgemäß das Synchronisieren der Uhren
aufeinanderfolgende, synchronisierende Aktualisierungsvorgänge
in jeder Uhr in Abhängigkeit von jeweils nur einem fremden Uh
rentakt einer der anderen Uhren. Dementsprechend sind nur rela
tiv wenig Zeitwertmessvorgänge und Zeitwertübermittlungsvorgän
ge, aus denen sich die Uhrentakte ableiten lassen, notwendig,
und aufwendige Prozeduren zur Bestimmung eines Korrekturwertes
als ein Mittelwert über speziell auszuwählende Taktabweichungen
können entfallen. Dennoch kann zur Synchronisation einer jewei
ligen Uhr jede der anderen Uhren beitragen, indem der Uhr nach
einander die Uhrentakte aller anderen Uhren zur Aktualisierung
zugänglich gemacht werden. Durch diese Vorgehensweise lassen
sich mehrere Uhren mit anfänglich eventuell unterschiedlichem
Uhrentakt auf einen gemeinsamen Uhrentakt synchronisieren und
auf diesem synchronisiert halten, soweit sich die Einstellbe
reiche der Uhren wenigstens in diesem gemeinsamen Uhrentakt
überlappen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungs
gemäßen Verfahrens besteht darin, dass es auch bei einem Aus
fall einer oder mehrerer beliebiger Uhren für die übrigen, noch
funktionierenden Uhren ohne weitere Maßnahmen voll funktionsfä
hig bleibt.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 erfolgt
die Aktualisierung des jeweils eigenen Uhrentaktes dadurch,
dass er schrittweise in Richtung des zugänglich gemachten Uh
rentaktes der jeweils anderen Uhr geändert wird. Durch geeigne
te Abstimmung der Häufigkeit der Aktualisierungsvorgänge und
des Änderungswertes lässt sich eine hohe Stabilität der Syn
chronisation erreichen.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 sind in
den Uhren zyklische schrittweise Rückstellungsaktualisierungen
vorgesehen, mit denen der jeweilige eigene Uhrentakt in Rich
tung eines vorgebbaren eigenen Sollwertes verändert wird. Da
durch können unerwünschte Regelschwingungseffekte der synchro
nisierenden Uhrentaktregelung vermieden werden, und die jewei
lige Uhr kehrt selbsttätig zu ihrem eigenen Soll-Uhrentakt zu
rück, wenn und soweit sie, aus welchen Gründen auch immer, kei
ne synchronisierenden Uhrentaktinformationen anderer Uhren mehr
erhält.
Bei einem nach Anspruch 4 weitergebildeten Verfahren werden
beidseitig an den Einstellbereich einer jeweiligen Uhr angren
zende Toleranzbereiche vorgegeben, in welchem der übermittelte
Uhrentakt noch liegen darf, um zur Aktualisierung des eigenen
Uhrentaktes berücksichtigt zu werden. Er wird dann zur Berech
nung der die Aktualisierung bestimmenden Uhrentaktdifferenz auf
den zugehörigen Endwert des Einstellbereiches begrenzt. Außer
halb des Einstellbereiches und der angrenzenden Toleranzberei
che liegende übermittelte Uhrentaktwerte bleiben unberücksich
tigt, d. h. lösen keine aktualisierende Änderung des eigenen Uh
rentaktes aus, wodurch jegliche Instabilitäten oder übermäßige
Regelschwingungen der Synchronisation verhindert werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich
nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei
zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines datenbusver
netzten Systems mit auf die Netzknoten verteilten, zu
synchronisierenden Uhren,
Fig. 2 eine diagrammatische Darstellung der Funktionsweise
der verteilt angeordneten Uhren mit einstellbarem Uh
rentakt,
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der verschiedenen
Uhrentakt-Einstellbereiche der Uhren,
Fig. 4 ein Blockfunktionsdiagramm zur Darstellung von syn
chronisierenden Uhrentakt-Aktualisierungsvorgängen in
jeder der Uhren und
Fig. 5 eine Diagrammdarstellung des Einstellbereichs und an
grenzender Toleranzbereiche für eine jeweilige Uhr,
wie sie für den Aktualisierungsvorgang gemäß Fig. 5
verwendet werden.
Fig. 1 zeigt ein vernetztes elektronisches System, bei dem es
sich z. B. um ein Fahrzeugelektroniksystem handeln kann und das
ein Datenbusnetzwerk mit mindestens einer Busleitung 1 auf
weist, an die eine Anzahl n (n = 2, 3, . . .) von Netzknoten S1, S2,
. . ., Sn, z. B. Fahrzeugsteuergeräte, angeschlossen sind. Jeder
Netzknoten S1, . . ., Sn besitzt eine eigene Uhr U1, . . ., Un.
Diese Uhren U1, . . ., Un werden in nachfolgend beschriebener
Weise aufeinander synchronisiert.
Fig. 2 illustriert schematisch den Aufbau und die Funktionswei
se der Uhren U1, . . ., Un. Wie im linken Teilbild von Fig. 2
dargestellt, beinhaltet die jeweilige Uhr einen Zeitgeber 2,
der ein hochfrequentes Zeittaktsignal erzeugt, und einen nach
geschalteten Teiler 3 mit über einen Steuereingang 3a durch ein
Korrektursteuersignal veränderbarem Teilungsverhältnis. Der
Teiler 3 teilt das hochfrequente Taktsignal des Zeitgebers 2 im
eingestellten, vom Wert des Korrektursteuersignals bestimmten
Teilungsverhältnis herunter und liefert an seinem Ausgang das
heruntergeteilte Taktsignal als Uhrentakt für die betreffende
Uhr.
Das rechte Teilbild von Fig. 2 veranschaulicht den Arbeitsbe
reich des Teilers und damit den Uhrentakt-Einstellbereich der
Uhr. Wie daraus ersichtlich, steigt das Teilungsverhältnis mit
wachsendem, an den Teilersteuereingang 3a anzulegendem Korrek
turwert an, solange sich letzterer innerhalb eines Einstellin
terwalls [F-1, F1] befindet, das den Uhrentakt-Einstellbereich
repräsentiert. Innerhalb des Einstellbereiches ist ein uhrenei
gener Anfangssollwert, d. h. ein Default-Wert, durch einen ent
sprechenden Anfangssollwert des Korrektursteuersignals defi
niert, wobei dieser Default-Wert vorzugsweise in der Mitte des
Einstellbereiches liegt. Dieser Anfangssollwert dient als an
fänglicher Nullstellungswert des Korrektursteuersignals bei der
Systeminitialisierung. Wenn das Korrektursteuersignal dieses
Einstellinterwall [F-1, F1] nach unten oder oben verlässt, wird
das Teilungsverhältnis auf dem zum betreffenden Einstellinter
vall-Endwert F-1 bzw. F1 gehörigen Endwert des Uhrentakt-Ein
stellbereiches gehalten, d. h. es bleibt auf diesen beschränkt.
Fig. 3 veranschaulicht in Diagrammform ein Beispiel vorgegebe
ner Einstellbereiche E1, . . ., En für die verschiedenen, ver
teilten Uhren U1, . . ., Un von Fig. 1, wobei die Einstellberei
che E1, . . ., E4, En für fünf Uhren U1, . . ., U4, Un explizit ge
zeigt sind. Diese fünf Einstellbereiche E1, . . ., E4, En, die
gleich oder unterschiedlich groß sein können, überlappen sich
in mindestens einem Uhrentaktwert UTS, der somit als Regelziel
für die Synchronisierung mindestens dieser fünf Uhren U1, . . .,
U4, Un dienen kann, da er in allen diesen Uhren U1, . . ., U4, Un
eingestellt werden kann. Wenn und soweit folglich die Uhren U1,
. . ., Un des Systems von Fig. 1 sich mindestens in einem solchen
gemeinsamen Uhrentaktwert UTS überlappen, können sie mit dem
vorliegenden Verfahren stabil synchronisiert werden.
Sollten die Einstellbereiche einer oder mehrerer Uhren diesen
Synchronisationssollwert UTS des Uhrentaktes nicht enthalten,
werden sie für das im folgenden erläuterte Synchronisationsver
fahren ignoriert, ohne dass sie den erfindungsgemäßen Synchro
nisationsvorgang für die anderen Uhren stören oder beeinflus
sen, wie aus den folgenden Erläuterungen des erfindungsgemäßen
Synchronisationsvorgangs deutlich wird. Bei Bedarf können diese
hinsichtlich der erfindungsgemäßen Synchronisierung ignorierten
Uhren durch ein herkömmliches Synchronisationsverfahren syn
chronisiert werden, d. h. sie müssen nicht zwangsläufig völlig
unsynchronisiert mit den anderen Uhren bleiben.
Zur erfindungsgemäßen Synchronisation der Uhren U1, . . ., Un
wird von Zeit zu Zeit, z. B. in vorgegebenen regelmäßigen Zeit
abständen, von einem jeweiligen Netzknoten eine Information
zur Ableitung des momentan eingestellten Uhrentaktes auf die
Busleitung 1 gegeben, über welche diese Uhrentaktinformation
von den anderen Netzknoten empfangen werden kann. Beispielswei
se kann vorgesehen sein, dass zyklisch nacheinander in vorgege
benen Zeitabständen der erste Netzknoten S1, dann der zweite
Netzknoten S2 und so weiter bis zum letzten Netzknoten Sn und
dann wieder von vorne beginnend der erste Netzknoten S1 seine
jeweilige Uhrentaktinformation auf die Busleitung 1 gibt. Die
auf der Busleitung 1 anstehende Uhrentaktinformation der je
weils einen Uhr wird dann von jeweils einer oder mehreren, vor
zugsweise allen der anderen Netzknoten zur synchronisierenden
Aktualisierung des Uhrentaktes der eigenen Uhr empfangen.
Dieser synchronisierende Uhrentakt-Aktualisierungsvorgang für
eine jeweilige Uhr ist in Fig. 4 illustriert. Wie dort darge
stellt, wird vom betreffenden Netzknoten die auf der Busleitung
1 anstehende Information über den fremden Uhrentaktwert der Uhr
eines der anderen Netzknoten empfangen und nach einer nicht
dargestellten Aufbereitung, in welcher vom fremden Uhrentakt
wert der Normierungswert eins subtrahiert und damit der ent
sprechende Korrekturwert A des fremden Uhrentaktes erhalten
wird, zunächst in einem Abweichfilter zur Gewinnung eines Aus
gangssignals A' ausgewertet.
Die Auswertung besteht darin, dass festgestellt wird, ob der
fremde Uhrentakt- bzw. Korrekturwert A innerhalb des eigenen
Uhrentakt-Einstellbereiches [F-1, F1] liegt. Wenn dies der Fall
ist, wird der fremde Uhrentakt- bzw. Korrekturwert A unverän
dert als Ausgangssignal A' durchgelassen. Ist dies nicht der
Fall, wird weiter geprüft, ob der fremde Uhrentakt- bzw. Kor
rekturwert A innerhalb eines unteren, an den unteren Endwert F1
des Einstellbereiches anschließenden, vorgebbaren Toleranzbe
reiches [F-2, F-1] oder innerhalb eines oberen, an den oberen
Einstellbereich-Endwert F1 anschließenden, vorgebbaren Tole
ranzbereiches [F1, F2] liegt. Wenn dies der Fall ist, wird der
zugehörige Einstellbereich-Endwert F-1 bzw. F1 als Ausgangssig
nalwert A' verwendet, d. h. das Abweichfilter 4 begrenzt in die
sem Fall den fremden Uhrentakt- bzw. Korrekturwert A auf den
betreffenden Einstellbereich-Endwert F-1 bzw. F1. Liegt hinge
gen der fremde Uhrentakt- bzw. Korrekturwert A auch nicht in
nerhalb der beiden Toleranzbereiche, d. h. dass er über dem obe
ren Endwert F2 des oberen Toleranzbereiches oder unterhalb des
unteren Endwertes F-2 des unteren Toleranzbereiches liegt, so
wird der fremde Uhrentakt ignoriert, d. h. ausgefiltert. Die
festgestellte starke Abweichung des fremden Uhrentaktes vom
Einstellbereich der eigenen Uhr wird vom Abweichfilter 4 über
einen Fehlerausgang 4a als Fehler angezeigt.
Fig. 5 illustriert in Diagrammform die Funktion des Abweichfil
ters 4 anhand von dessen Arbeitskennlinie für den Ausgangssig
nalwert A' in Abhängigkeit vom fremden Uhrentakt- bzw. Korrek
turwert A, wobei letzterer durch den zugehörigen Korrektursig
nalwert entsprechend der Darstellung in Fig. 2 repräsentiert
wird. Innerhalb des eigenen Uhrentakt-Einstellbereiches [F-1, F1]
ist der Ausgangssignalwert A' gleich dem Eingangssignalwert A,
im unteren Toleranzbereich [F-2, F-1] hat das Ausgangssignal A'
den Wert F1, im oberen Toleranzbereich [F1, F2] hat es den Wert
F1, und außerhalb davon wird das Fehlersignal generiert und der
empfangene Uhrentakt nicht zur synchronisierenden Aktualisie
rung herangezogen.
Wieder bezugnehmend auf Fig. 4 wird das Ausgangssignal A' des
Abweichfilters 4, wenn der fremde Uhrentakt- bzw. Korrekturwert
A im Einstellbereich [F-1, F1] oder wenigstens in einem der beiden
Toleranzbereiche [F-2, F-1] bzw. [F-1, F2] liegt, von einem nachge
schalteten Korrekturfilter zur Erzeugung eines aktualisierten
Korrekturwertes K für die eigene Uhr benutzt. Dies geschieht
dadurch, dass zum bisherigen Korrekturwert ein Wert hinzuad
diert wird, der gleich der Differenz zwischen dem Abweichfil
ter-Ausgangssignalwert A' und dem bisherigen Korrekturwert di
vidiert durch einen vorgebbaren Anpassungsfaktor "FaktorK" ist,
der größer als eins gewählt wird. Dies bedeutet, dass der Kor
rekturwert K schrittweise in Richtung des momentanen Korrektur
wertes derjenigen anderen Uhr verändert wird, deren Uhrentakt
information empfangen wurde. Je größer der Anpassungsfaktor ge
wählt wird, um so geringer ist bei gleicher Uhrentaktdifferenz
die Änderung des eigenen Uhrentaktes in Richtung des empfange
nen anderen Uhrentaktes pro Synchronisierungszyklus. Hinter dem
Korrekturfilter 5 wird dann der Normierungswert eins wieder zum
Korrekturwert K hinzuaddiert, um den eigenen einzustellenden
Uhrentaktwert zu erhalten.
Es ist leicht einzusehen, dass mit dieser Art der Synchronisa
tion, bei der die Uhren U1, . . ., Un abwechselnd ihren Uhrentakt
den jeweils anderen Uhren zur synchronisierenden, schrittweisen
Aktualisierung von deren Uhrentakt übermitteln, ohne weitere
steuernde Maßnahmen automatisch eine Synchronisierung auf einen
gemeinsamen, innerhalb der Einstellbereiche E1, . . ., En aller
Uhren U1, . . ., Un liegenden Uhrentaktwert UTS als Synchronisa
tions-Regelziel erzielt wird, wenn und soweit ein solches Re
gelziel UTS gemäß Fig. 3 existiert. Denn wenn beispielsweise
eine Uhr mit ihrem Einstellbereich gegenüber dem Synchronisati
onswert UTS deutlich außermittig verschoben ist, wird es von
den anderen Uhren im Mittel überwiegend Uhrentakte empfangen,
die seinen Korrekturwert in Richtung des Synchronisierwertes
UTS schrittweise ändern, so dass er schließlich diesen Zielwert
erreicht und dort gehalten wird. Mit anderen Worten pendeln
sich die Uhren U1, . . ., Un durch das vorliegende Synchronisati
onsverfahren automatisch auf einen gemeinsamen Schwerpunktwert
der sich überlappenden Einstellbereiche E1, . . ., En als gemein
samem, synchronisiertem Uhrentakt UTS ein.
Unabhängig von den Aktualisierungen aufgrund empfangener Uhren
takte anderer Uhren wird mit dem Korrekturfilter 5 eine zykli
sche interne Aktualisierung des Korrekturwertes K und damit des
eigenen Uhrentaktes vorgenommen. Dazu wird zyklisch ein neuer
Korrekturwert dadurch bestimmt, dass zum alten Korrekturwert
ein Wert hinzuaddiert wird, welcher gleich dem Negativen des
bisherigen Korrekturwertes dividiert durch einen zugehörigen
weiteren Anpassungsfaktor "Faktor0" ist, der wiederum geeignet
als ein Faktorwert größer eins vorgegeben wird und bei gegebe
ner Abweichung des bisherigen Korrekturwertes K vom Anfangs
sollwert die Höhe der schrittweisen Änderung bestimmt.
Mit dieser zyklischen Eigenaktualisierung wird gewährleistet,
dass die Uhr automatisch zu ihrem vorgegebenen, zum Anfangs
sollwert gehörigen Soll-Uhrentakt zurückkehrt und dort ver
bleibt, wenn keine Synchronisationsanforderungen durch empfan
gene Uhrentakte anderer Uhren mehr vorliegen. Vorzugsweise
liegt dieser Anfangs- bzw. Ruhekorrekturwert in der Mitte des
Einstell- bzw. Regelbereiches [F-1, F1]. Damit der Synchronisati
onsvorgang durch die zyklische Eigenaktualisierung nicht beein
trächtigt wird, ist es zweckmäßig, die Eigenaktualisierungen
nur in deutlich größeren Zeitabständen und mit bei gegebener
Abweichung deutlich niedrigerem Änderungswert, d. h. höherem An
passungsfaktor, vorzunehmen als die synchronisierenden Aktuali
sierungen.
Somit werden die empfangenen Uhrentakte oder genauer gesagt die
empfangenen Uhrentakt-Korrekturwerte im Korrekturfilter 5 einer
Filterung relativ zum aktuellen eigenen Uhrentakt bzw. Korrek
turwert nach Art eines unechten Tiefpasses zwecks synchronisie
render Aktualisierung des eigenen Uhrentaktes bzw. Korrektur
wertes unterzogen. Parallel dazu beinhaltet das Korrekturfilter
5 einen echten Tiefpass, der sehr langsam die synchronisierende
Korrektur zurücknimmt. Die Filterfunktionen werden durch die
beiden Anpassungsfaktoren "FaktorK" und "Faktor0" repräsen
tiert.
Im übrigen versteht es sich, dass die Anpassungsfaktoren "Fak
torK" und "Faktor0" sowie die äußeren Toleranzbereich-Endwerte
F-2, F2 auf an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Werte
gesetzt werden, so dass ein ruhiges, stabiles Synchronisations-
bzw. Regelverhalten ohne größere Regelungssprünge erzielt wird.
So können z. B. für einen robusten Systembetrieb die Einstellbe
reich-Endwerte F-1, F1 jeweils um einen bestimmten Regelabstand
F vom mittigen Nullstellungswert als Ruheabweichung und die äu
ßeren Toleranzbereich-Endwerte F-2, F2 um den dreifachen Wert 3F
vom Nullstellungswert entfernt vorgegeben werden. Alternativ
können für einen sicheren Systembetrieb engere Toleranzbereiche
vorgegeben werden, indem z. B. die äußeren Toleranzbereich-
Endwerte F-2, F2 nur doppelt so weit vom Nullstellungswert ent
fernt sind wie die Einstellbereich-Endwerte F-1, F1.
Wie das oben beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, weist das
erfindungsgemäße Synchronisationsverfahren eine Reihe von Vor
teilen auf. So besitzt es ein robustes Verhalten gegenüber zu
langsam und zu schnell laufenden Uhren, und es ist fehlertole
rant in dem Sinne, dass durch den Ausfall einer oder mehrerer
Uhren der Synchronisationsvorgang für die übrigen Uhren in kei
ner Weise gestört wird. Die Anzahl an tolerierten, falsch lau
fenden Uhren ist somit nicht beschränkt. Das Verfahren funktio
niert unabhängig von der Anzahl der an der Synchronisation be
teiligten Uhren und ist dadurch ohne Umschaltalgorithmen uni
versell einsetzbar. Durch optimierbare freie Parameter ist eine
standardisierte Anwendbarkeit gegeben. Regelschwingungen der
Synchronisation lassen sich durch langsame Eigenkorrektur aller
Uhren vermeiden. Das Verfahren ist sehr einfach in seiner Imp
lementierung, da pro synchronisierendem Aktualisierungsvorgang
immer nur ein Messwert, d. h. momentaner Uhrentakt, einer ande
ren Uhr zu berücksichtigen ist und keine explizite Bewertung
von mehreren gleichzeitigen Messwerten erforderlich ist. Des
weiteren lässt sich feststellen, ob und wenn ja wie viel ge
ringfügig zu große oder zu kleine Messwerte, d. h. Uhrentakte,
vorliegen, woraus die Qualität der Synchronisationsregelung er
kennbar ist. Durch die Feststellung, ob und wenn ja für wie
viel und welche Uhren viel zu große oder zu kleine Messwerte
vorliegen, können Cliquenbildungen erkannt werden, bei denen
sich Untergruppen von verschieden schnellen Uhren jeweils un
tereinander synchronisieren.
Claims (4)
1. Verfahren zur Synchronisation mehrerer Uhren (U1, . . .,
Un) mit innerhalb jeweils zugehöriger Einstellbereiche (E1,
. . ., En) veränderbarem Uhrentakt,
gekennzeichnet durch
folgende Schritte:
- - jeder Uhr (U1, . . ., Un) wird von Zeit zu Zeit die Infor mation über den momentanen, fremden Uhrentakt einer der anderen Uhren übermittelt und
- - es wird festgestellt, ob der fremde Uhrentakt einer je weiligen anderen Uhr innerhalb des eigenen Einstellbereiches ([F-1, F1]) liegt, und bejahendenfalls wird der eigene momentane Uhrentakt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem frem den und dem eigenen Uhrentakt aktualisiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aktualisierung des eigenen Uhrentaktes durch eine schritt
weise Änderung mit einem von der Differenz zwischen dem über
mittelten und dem eigenen Uhrentakt abhängigen Änderungswert
vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
für jede Uhr eine zyklische schrittweise Rückstellungsaktuali
sierung vorgesehen ist, durch welche der Uhrentakt um ein In
krement aktualisiert wird, das von der Differenz des momentanen
Uhrentaktes und einem vorgegebenen Uhrentakt-Eigensollwert ab
hängt, wobei die Rückstellungsaktualisierungen seltener
und/oder mit kleineren Änderungswerten als die synchronisieren
den Aktualisierungen erfolgen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
ein unterer Toleranzbereich ([F-2, F-1]) unten und ein oberer To
leranzbereich ([F1, F2]) oben an den Uhrentakt-Einstellbereich
([F-1, F1]) angrenzend vorgegeben und der empfangene Uhrentakt
für eine synchronisierende Aktualisierung des eigenen Uhrentak
tes unverändert verwendet wird, wenn er im eigenen Einstellbe
reich liegt, auf den jeweiligen Einstellbereich-Endwert (F-1
bzw. F1) begrenzt gehalten wird, wenn er im angrenzenden Tole
ranzbereich liegt, und ignoriert wird, wenn er außerhalb des
Einstellbereiches und der Toleranzbereiche liegt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000141724 DE10041724A1 (de) | 2000-08-25 | 2000-08-25 | Verfahren zur Uhrensychronisation |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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8130 | Withdrawal |