DE102008046914A1

DE102008046914A1 - Verfahren zur Synchronisierung eines Empfängers und eines Senders in einem Kommunikationssystem sowie Sendestation und Empfangsstation adaptiert zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren

Info

Publication number: DE102008046914A1
Application number: DE102008046914A
Authority: DE
Inventors: Holger Kropp; Herbert Schütze; Thomas Brune
Original assignee: Deutsche Thomson OHG
Current assignee: Deutsche Thomson OHG
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2010-03-18
Also published as: WO2010029079A1

Abstract

Das Verfahren dient zur Synchronisation von einem Sender (1) und einem Empfänger (K0). Sender und Empfänger arbeiten mit einer ersten (fA) bzw. dritten Taktfrequenz (fB). Die von Sender (1) und Empfänger (K0) erzeugten Daten werden abschnittsweise über eine Übertragungsstrecke übertragen. Die Übertragungsstrecke wird in beiden Richtungen mit einer zweiten Taktfrequenz (fprot) betrieben. Das Verfahren umfasst einen Schritt einer Taktsynchronisierung zwischen Sender und Empfänger. Dazu wird ein Ausgleichsverfahren benutzt, bei dem in einem Sendepfad (TXP) und in einem Empfängerpfad (RXP) jeweils ein Taktzyklus-Zählverfahren durchgeführt wird, das die folgenden Schritte umfasst: - Ermitteln der Dauer eines eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (DV) in Taktzyklen der ersten oder der zweiten Taktfrequenz im Sendepfad; - Ermitteln der Dauer des eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (FV) in Taktzyklen der dritten oder der zweiten Taktfrequenz mit einem zweiten Zähler (Z1', Z2') im Empfängerpfad; - Vergleichen der von den beiden Zählern jeweils ermittelten Taktzykluszahlen (DeltaTX, DeltaRX); - Ausgleichen des Frequenzunterschrs (1) und dem Arbeitstakt (CLK_DEST) des Empfängers (2) auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisation eines Empfängers und eines Senders in einem Kommunikationssystem in dem Sender und Empfänger Daten über eine Übertragungsstrecke austauschen. Die Erfindung betrifft ferner eine Sendestation sowie eine Empfangsstation adaptiert zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Hintergrund der Erfindung
Bedarf an Verfahren zur Taktsynchronisation einzelner Datenquellen über paketorientierte Protokolle besteht beispielsweise mit Blick auf das Filmgeschäft, wo ein typisches Szenario darin besteht, eine Anzahl von verschiedenen Quellen digitaler Daten, wie zum Beispiel Kameras, Mikrophone oder andere Speichermedien für Echtzeitströme, zufällig zu verwenden.
Unter dem Aspekt der Postproduktion/Nachbearbeitung sollten alle Kameras die gleiche lokale Zeit aufweisen. Falls ein Netzwerkübertragungsprotokoll verwendet wird, kann ein mögliches Verfahren, um die korrekte Zeit mit angemessener Genauigkeit auszutauschen realisiert werden, wie im IEEE-1588-Standard beschrieben (IEEE = Institute of Electrical and Electronic Engineers). Wenn jedoch Daten verschiedener Datenquellen von einem zentralen Server verarbeitet und übertragen werden, so müssen die Datenströme in Form eines Zeitmultiplex behandelt werden. Um Datenverluste zu verhindern, muss jede der Datenquellen nicht nur mit der genauen Zeit synchronisiert werden, sondern auch mit Frequenzinformationen, um in jeder Datenquelle annähernd die gleiche Taktfrequenz wie im Server zu erreichen. Das heißt, die Quellen müssen auf die Taktfrequenz und/oder Zeit des zentralen Servers synchronisiert werden.
Die Synchronisation mehrerer Quellen, wie etwa Kameras in einem Filmstudio, wird bisher durch ein Genlock-(Generator Lock)-Signal realisiert. Genlock stellt ein Verfahren dar, das eine Extraleitung benötigt und das nicht für paketorientierte Protokolle wie Ethernet oder Infiniband anwendbar ist.
Eine weitere Schwierigkeit besteht bei einem paketorientierten Protokoll darin, dass die Taktfrequenz (f_prot) des Übertragungssystems asynchron zur ursprünglichen Referenzfrequenz (f_B) der Quelle oder (f_A) des zentralen Servers ist.
Dabei gehen die genauen Taktfrequenzinformationen infolge eines Wechsels der Taktdomänen verloren, wenn eingebettete Daten via Protokoll übertragen werden, was heißt, dass die Frequenzinformationen nicht direkt zwischen dem Sender und der Mehrzahl von Empfängerseiten ausgetauscht werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein neues Verfahren zur Taktsynchronisierung und in Erweiterung zur Zeitsynchronisierung vorzuschlagen, mit dem es möglich ist die zuvor beschriebenen Nachteile zu überwinden. Entsprechend ausgebildete Empfangs- und Sendestationen liegen auch im Blickpunkt der Erfindung.
Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Sendestation mit den Merkmalen nach Anspruch 9 sowie eine Empfangsstation mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen definiert.
Das Verfahren dient zur Taktsynchronisation zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation in einem Kommunikationssystem, in dem Sender und Empfänger Daten über eine Übertragungsstrecke austauschen. Dabei werden die Daten jeweils während von Pausen unterbrochenen Übertragungsphasen über jeweils eine wenigstens abschnittsweise durch eine Protokolltaktdomäne führende Übertragungsstrecke von der Sendestation zu der Empfangsstation bzw. in umgekehrter Richtung übertragen. Die Sendestation arbeitet mit einer ersten Taktfrequenz. Die Datenübertragung geschieht mit einer zweiten Taktfrequenz, auch Protokolltaktfrequenz genannt. Die Empfangsstation arbeitet mit einer dritten Taktfrequenz. Es wird ein Ausgleichsverfahren zum Ausgleichen des Frequenzunterschiedes zwischen den Arbeitstakten der beiden Kommunikationspartner durchgeführt. Im Rahmen des Ausgleichsverfahrens wird in einem Sendepfad und in einem Empfängerpfad jeweils ein Taktzyklen-Zählverfahren durchgeführt, das die folgenden Schritte umfasst:

– Ermitteln der Dauer eines eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (FV) in Taktzyklen der ersten oder der zweiten Taktfrequenz mit einem ersten Zähler (Z1, Z2) im Sendepfad;
– Ermitteln der Dauer des eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (FV) in Taktzyklen der dritten oder der zweiten Taktfrequenz mit einem zweiten Zähler (Z1', Z2') im Empfängerpfad;
– Vergleichen der von den beiden Zählern jeweils ermittelten Taktzykluszahlen (ΔTX, ΔRX);
– Ausgleichen des Frequenzunterschiedes zwischen dem Arbeitstakt des Senders (1) und dem Arbeitstakt des Empfängers (2) auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.

Dabei werden die von den beiden Zählern jeweils gezählten Taktzykluszahlen miteinander verglichen und auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses wird das Ausgleichen des Frequenzunterschiedes veranlasst.
Das FRAME_VALID-Signal wird z. B. intern in jeder Ethernet-Schnittstelle und darin im MAC-Layer zur Verfügung gestellt. Ein Pegelniveau kann beispielsweise bezogen auf ein Bezugspotential auf einen höheren Wert („High”) gesetzt sein, um dadurch anzuzeigen, dass Daten übertragen werden, während das Pegelniveau entsprechend auf einen geringeren Wert („Low”) gesetzt wird, um dadurch anzuzeigen, dass keine Daten gesendet werden. Selbstverständlich ist auch der umgekehrte Fall denkbar, d. h. dass das Pegelniveau auf einen niedrigeren Wert gesetzt wird, um dadurch anzuzeigen, dass Daten übertragen werden. Unter dem Begriff „Übergangsflanke des „FRAME_VALID”-Signals” sind in diesem Text die Begriffe „positive Flanke des „FRAME_VALID”-Signals” und „negative Flanke des „FRAME_VALID”-Signals” subsumiert.
Die Bezeichnung des Signals ist nicht limitierend gemeint. Grundsätzlich kann auch jedes andere geeignete Übertragungsphasenanzeigesignal, das eine Information über die Dauer einer echten/gültigen Übertragungsphase im Unterschied zu einer Phase in der keine oder sogenannte Fülldaten übertragen werden trägt, anstelle des „FRAME_VALID”-Signals verwendet werden. Die Phase in der keine oder Fülldaten übertragen werden, wird auch als Leerlauf- oder Idle-Zustand bezeichnet. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass während dieses Übertragungsphasenanzeigesignals im Sender bzw. Empfänger die Taktfrequenz (f_prot) des Übertragungssystems nicht modifiziert bzw. korrigiert wird. Dies erfolgt nur während des Leerlauf- oder Idle-Zustands. Damit stellt die Dauer des Übertragungsphasenanzeigesignal eine Referenzzeit in Sender und Empfänger dar. Daher wird nur diese Zeit verwendet, um einen möglichen Taktversatz zwischen der Quelle oder des zentralen Servers zu messen.
Dadurch, dass das Verfahren auf Ausnutzung des Taktes des Übertragungsprotokolls beruht und eines in jeder Kommunikationsschnittstelle vorhandenen Signals entlang des Übertragungspfades, kann eine Synchronisation zweier Stationen erreicht werden, die weit entfernt sind, selbst wenn zwischen ihnen noch weitere Zwischenstationen befindlich sind.
Verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Patentanmeldung offenbart. Einmal werden zur Ermittlung der Dauer des FRAME_VALID-Signals Taktflanken des Taktsignals der ersten Taktfrequenz erfasst und ein entsprechendes Taktflankensignal wird in eine Übertragungsprotokoll-Taktdomäne überführt, wobei das überführte Taktflankensignal als Freigabesignal für einen in Abhängigkeit der zweiten Taktfrequenz (f_prot) getakteten Zähler verwendet wird und die Zählerstände des Zählers bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals bestimmt wird. Dies wird im Sendepfad gemacht. Im Empfangspfad wird Entsprechendes gemacht, nur, dass die Taktflanken des Taktsignals der dritten Taktfrequenz erfasst werden.
Eine weitere Ausgestaltung betrifft die Lösung, dass im Sendepfad zur Ermittlung der Dauer das FRAME_VALID-Signal in die Taktdomäne für die erste Taktfrequenz überführt wird, wobei das überführte FRAME_VALID-Signal als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der ersten Taktfrequenz getakteten Zähler verwendet wird und die Zählerstände des Zählers bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals bestimmt wird; und wobei im Empfangspfad zur Ermittlung der Dauer das FRAME_VALID-Signal in die Taktdomäne für die dritte Taktfrequenz überführt wird, wobei das überführte FRAME_VALID-Signal als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der dritten Taktfrequenz getakteten Zähler verwendet wird und die Zählerstände des Zählers bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals bestimmt wird. Eine Implementierung basierend auf dieser Lösung bietet den Vorteil, das die Zähler mit einem kontinuierlichen Enable-Signal betrieben werden und der Arbeitstakt der Station verwendet wird und nicht der Takt des Übertragungsprotokolls. Sie können deshalb langsamer laufen, was auch Vorteile hinsichtlich Ganggenauigkeit bringt.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ausgleichsverfahren für jedes Kommunikationspartnerpaar in einem Kommunikationssystem durchgeführt. So können Frequenzunterschiede zwischen mehreren Stationen ausgeglichen werden, die gemeinsam auf eine zentrale Taktfrequenz synchronisiert werden. Wenn die Stationen Daten für ein- und dasselbe Projekt liefern, dann beziehen sich alle Stationen auf die gleiche Taktfrequenz und es entstehen keine Fehler hinsichtlich verschiedener Zeitbasen. Das ist insbesondere bei der Videonachbearbeitung in Videostudios von Vorteil.
Wenn zusätzlich auch noch eine Zeitsynchronisierung z. B. gemäß des IEEE 1588 Standards durchgeführt wird, stimmt auch der Zeitcode der Videodaten in den verschiedenen Stationen und es ist so, dass die Schnittbearbeitung basierend auf dem Zeitcode und von beliebigen Bearbeitungsplätzen durchgeführt werden kann.
Der zuvor genannte Schritt der Zeitsynchronisierung der wenigstens einen dezentralen Einheit auf die Zeit der zentralen Einheit wird insbesondere bei jeder Wiederinbetriebnahme der betreffenden dezentralen Einheit einmal durchgeführt.
Die Erfindung ermöglicht eine Regeneration von Frequenz- oder Timinginformationen von einer Datenquelle auch auf eine Mehrzahl von Endgeräten im Falle von paketorientierten Protokollen.
Die Erfindung kann – selbst, wenn Änderungen in der Taktdomäne auftreten – auch in Netzwerken oder für einzelne direkte Verbindungen verwendet werden.
Die Erfindung bietet eine hohe Genauigkeit, was bei der Übertragung von Echtzeit-Daten, wie Video-, Audio- oder Hochgeschwindigkeitsmess-Daten von entscheidender Bedeutung ist.
Die Erfindung kommt ohne zusätzliche Signalleitung aus.
Im Folgenden werden weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der grundsätzlichen Konstellation eines Kommunikationssystems;
2 ein Prinzip-Blockschaltbild mit einem Protokollrahmen zur Veranschaulichung einer Datenübertragung zwischen den Kommunikationspartnern eines Kommunikationspartnerpaares des Kommunikationssystems von 1;
3 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Prozesse auf der physikalischen Schicht;
4 ein Blockschaltbild einer ersten elektronischen Einrichtung eines Sendepfades;
5a ein Blockschaltbild einer ersten elektronischen Einrichtung eines Empfangspfades;
5b ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit, die auch Steuersignale für die Nachstellung der zu synchronisierenden Taktfrequenz erzeugt;
6 ein Flussdiagramm eines in der Auswerteeinheit ablaufenden Vergleichsverfahrens.
7 ein Blockschaltbild einer zweiten elektronischen Einrichtung eines Sendepfades; und
8 ein Blockschaltbild einer zweiten elektronischen Einrichtung eines Empfangspfades.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der grundsätzlichen Konstellation eines Kommunikationssystems KS, das zum Beispiel zur technischen Ausstattung eines Filmstudios gehört und einen bezüglich des Kommunikationssystems KS zentralen Server 1 und bezüglich des Kommunikationssystems dezentrale Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 umfasst.
Der zentrale Server 1 wird mit einer zentralen Taktfrequenz f_A betrieben, während die einzelnen Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 jeweils mit einer unterschiedlichen dezentralen Taktfrequenz betrieben werden.
Ein Kommunikationspartnerpaar umfasst jeweils den zentralen Server 1 als einen Kommunikationspartner und je eine der Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 als jeweils anderen Kommunikationspartner, was bedeutet, dass die Anzahl der Kommunikationspartnerpaare des Kommunikationssystems mit der Anzahl der Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 übereinstimmt.
Die dezentralen Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 erzeugen jeweils einen aus echtzeitkritischen Kameradaten bestehenden Datenstrom, synchron zur ihnen jeweils zugeordneten dezentralen Taktfrequenz. Die Nutzdaten werden in Übertragungsphasen über jeweils durch eine Protokolltaktdomäne führende Übertragungsstrecke von den einzelnen Kameras zum zentralen Server 1 gesendet. Die Übertragungsrate wird als hoch angenommen, so dass auch Pausen zwischen den Übertragungsphasen auftreten können, in denen keine Nutzdaten übertragen werden. Die Protokolltaktdomäne weist eine Protokolltaktfrequenz auf. Im Allgemeinen ist die Protokolltaktfrequenz f_prot asynchron zur ursprünglichen Referenzfrequenz der Datenquelle oder dem zentralen Server 1.
Die einzelnen Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 werden durch eine Zeitsynchronisierung nach dem IEEE-1588-Standard auf die Zeit des zentralen Servers 1 synchronisiert. Dieses Synchronisationsverfahren wird auch als Precision Time Protocol PTP bezeichnet. Von den teilnehmenden Geräten wird über einen Algorithmus dasjenige ermittelt, das angibt, die exakteste Zeit zu haben. Anschließend wird von diesem Gerät (Grandmaster Clock) die Zeit an die anderen Geräte (Slawe Clocks) verteilt, wobei die Signallaufzeiten kompensiert werden. Die Kompensation stützt sich auf die Annahme, in dem Netzwerk habe der Hin- und Rückweg von Synchronisierungsnachrichten, über mehrere Schritte gemittelt, die gleiche Laufzeit.
Die Zeitsynchronisierung ist durchzuführen, um bei jedem Empfänger jeweils den richtigen Zeitstempel zu bekommen.
Die Synchronisationspfade SP₀, SP₁, ... SP_n-1, entlang derer die Taktfrequenz- und Zeitinformationen enthaltenden Synchronisationsdaten vom zentralen Server 1 zu den einzelnen Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 übertragen werden, sind in eine vom Server 1 zu den Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 verlaufenden durch erste Pfeile P angezeigte ersten Richtung gerichtet. Die Datenpfade DP₀, DP₁, ... DP_n-1 hingegen, entlang derer die Kameradaten von den einzelnen Kameras K₀, K₁, ... K_n-1 zum zentralen Server 1 übertragen werden, sind in eine zur ersten Richtung entgegen gesetzten zweiten Richtung gerichtet, die durch Pfeile P' angezeigt ist. So können vorteilhaft Synchronisation und Nutzdatentransport unabhängig voneinander durchgeführt werden, falls eine bidirektionale Verbindung eingerichtet ist, wie etwa für eine 10-Gigabit-Ethernet Verbindung.
Jede Kamera K₀, K₁, ... K_n-1 ist mit einer Takt-Steuereinrichtung versehen, mit der der Arbeitstakt der jeweiligen Kamera K₀, K₁, ... K_n-1 veränderbar ist.
Die Takt-Steuereinrichtungen sind zum Beispiel jeweils als Phasenregelschleife (Phase Locked Loop, PLL) oder als Verzögerungsregelschaltung (Delay Locked Loop, DLL) ausgeführt.
Für jedes der Kommunikationspartnerpaare wird ein gesondertes Ausgleichsverfahren zum Ausgleichen des Frequenzunterschiedes zwischen den Arbeitstakten der beiden Kommunikationspartner des jeweiligen Kommunikationspartnerpaares durchgeführt.
Da jedoch die für jedes der Kommunikationspartnerpaare durchgeführten Ausgleichsverfahren hinsichtlich des prinzipiellen Ablaufs miteinander übereinstimmen, genügt es, wenn im Folgenden mit Bezug zu den 2 bis 6 zur Vermeidung bloßer Wiederholungen das Ausgleichsverfahren exemplarisch lediglich am Beispiel des aus dem zentralen Server 1 und der ersten Kamera K₀ gebildeten ersten Kommunikationspartnerpaares beschrieben wird.
2 zeigt ein Prinzip-Blockschaltbild mit einem Protokollrahmen PF zur Veranschaulichung einer Datenübertragung im Synchronisations-Pfad zwischen dem zentralen Server 1 und der ersten Kamera K₀. Die in einem Protokollrahmen PF verpackten Daten D₀...D_n-1 werden von dem zentralen Server 1 innerhalb einer ersten Taktdomäne DA zur ersten Kamera K₀ innerhalb einer dritten Taktdomäne DB über eine paketorientierte Übertragungsstrecke innerhalb einer zweiten Taktdomäne DProt übertragen. Ein Datenwort besteht aus den Datenbits D₀...D_n-1 und besitzt die Datenwortbreite n. Ein Datenpaket kann sich aus einem oder mehreren Datenworten zusammensetzen. Wie beschrieben, betreffen die Datenpakete Daten zur Synchronisation, insbesondere die Taktzykluszahlen, deren Gewinnung und Verwendung nachfolgend genauer erläutert werden. Auch Kamerafernsteuerdaten werden so übertragen. Weiterhin können auch Intercom-Daten so zur Kamera übertragen werden. Dabei handelt es sich um Audio-Daten z. B. für Regieanweisungen an den Kameramann.
Die Übertragung des synchronen Datenstroms von dem zentralen Server 1 zu der ersten Kamera K₀ erfolgt über ein paketorientiertes Protokoll, das eine wenigstens nahezu feste Datenrate von 1 GBit/s oder 10 GBit/s aufweist, z. B. über das Ethernet- oder das Infiniband-Protokoll. Im Hinblick auf eine Protokollschicht, zum Beispiel der MAC-(Medium Access Control)-Schicht, führt die Verwendung einer festen Datenrate (z. B. 1 Gb/s or 10 Gb/s) intern zu einer festen Datenwortbreite und Taktfrequenz. Beispielsweise kann im Falle eines 10 Gb-Ethernet-Protokolls (XGE) nach dem IEEE Standard 802.3ae eine Datenwortbreite von 64 Bit bei 156,25 Mhz verwendet werden. Mehrere Datenworte können zu einem Paket variabler Länge kombiniert werden. Datenpakete werden in einem Protokollrahmen übertragen, mit Headerinformationen, wie Präambel und Adressinformationen und einem Trailer mit einer Fehlerprüfsumme am Ende.
Die erste Taktfrequenz f_A der ersten Taktdomäne DA wird von einer ersten Taktquelle CLK_SRC erzeugt. Die zweite Taktfrequenz f_prot der zweiten Taktdomäne wird von einer zweiten Taktquelle CLK_PROT und die dritte Taktfrequenz f_B der dritten Taktdomäne wird von einer dritten Taktquelle CLK_DEST erzeugt.
Die erste Taktfrequenz f_A und die dritte Taktfrequenz f_B sind nominell gleich. Jedoch resultieren aus dem Einsatz zweier lokaler Oszillatoren geringe Abweichungen, die beispielsweise bei einer 10-Gigabit-Ethernet Übertragung maximal +/–100 ppm betragen darf.
Wie bereits oben beschrieben, ist der von der Takt-Steuereinrichtung gesteuerte Arbeitstakt der ersten Kamera K₀ veränderbar.
Die erste Kamera K₀ erzeugt einen zur ersten Taktfrequenz f_B synchronen Datenstrom.
In einem ersten Schritt des Synchronisationsverfahrens werden seitens des Servers 1 neben herkömmlichen Daten neuartige Taktzykluszahlen in den Protokollrahmen PF eingebettet.
Taktzykluszahlen müssen periodisch in gewissen Abständen wiederholt werden. Taktzykluszahlen können gemultiplext mit anderen Daten oder aber separat in einem Protokollrahmen übertragen werden.
Um zu erreichen, dass der Wert der Taktfrequenz f_B mit dem Wert der ursprünglichen Frequenz f_A übereinstimmt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein weiter unten näher beschriebenes Synchronisationsverfahren durchgeführt, um den Einfluss von Taktjitter und Wandereffekten z. B. Temperatureffekten zu reduzieren.
Hinsichtlich der in dem Zeitdiagramm gemäß 3 veranschaulichten, bei der Übertragung des von dem Server 1 erzeugten Datenstroms auf der Ethernet-MAC-Schicht stattfindenden Prozesse, kann zwischen einerseits einem ”gültigen” Zeitabschnitt, in dem eingebettete Daten (zum Beispiel die Datenworte mit den Bits D₀...D_n-1 bei jedem Taktzyklus der zweiten Taktfrequenz f_prot) übertragen werden und folglich ein FRAME_VALID-Signal den Wert 1 (”FRAME_VALID” = 1) aufweist und andererseits einem ”ungültigen” Zeitabschnitt unterschieden werden, in dem keine zu transportierenden Daten bereitstehen und folglich das FRAME_VALID-Signal den Wert 0 (”FRAME_VALID” = 0) hat. Das FRAME_VALID-Signal ist synchron zur zweiten Taktdomäne bzw. Taktfrequenz f_prot. Beim Ethernet Busprotokoll werden synchron zur Taktfrequenz f_prot Datenpakete von bis zu acht Byte pro Takt übertragen. Um die Länge eines Übertragungsrahmens in Byte dem Sender vorzugeben, muss zusätzlich zu den Daten eine „Bytemaske” angegeben werden. Bei acht Bytes werden z. B. acht Bit verwendet, wobei jedes Bit ein Byte als gültig oder ungültig maskiert. Das FRAME_VALID-Signal kann direkt aus einem dieser Maskierungsbits generiert werden, da es der zeitlichen Länge des Ethernet-Datenpakets auf Sender- und Empfängerseite entspricht.
Im Empfänger werden intern im MAC-Layer durch Auswertung der anliegenden Daten die Maskierungsbits regeneriert. Das Empfänger-seitige FRAME_VALID-Signal sollte aus dem gleichen Bit wie auf der Senderseite erzeugt werden. Dann liegt auf Sender- und Empfängerseite die gleiche Zeitreferenz vor. Wenn von der Applikation keine zu transportierenden Daten geliefert werden, sind neben den Synchronisationsinformationen beliebige Fülldaten bei 10 Gigabit Ethernet z. B. zwischen einer Präambel 0x”D5555555555555FB” bzw. einem End-Byte 0x”FD” und ungültigen Datenbytes 0x”07” einzubetten. Aus diesem gültigen Frame kann das FRAME_VALID-Signal Empfänger-seitig rekonstruiert werden.
Während der Übertragung der gültigen Daten des Servers 1 wird die zweite Taktfrequenz f_prot auch die Referenzfrequenz für die Quelldaten von der Kamera K₀ werden.
Die im Folgenden beschriebene Erzeugung der spezifischen Taktzykluszahlen erfolgt unter Verwendung einer in 4 als Blockschaltbild dargestellten ersten elektronischen Einrichtung E1 eines Senderpfades TXP, erster Variante. Ein erster Schaltkreis der ersten elektronischen Einrichtung E1 untersucht die Dauer, während der der Wert des FRAME_VALID-Signals gleich 1 beträgt, hinsichtlich Taktzyklen der ersten Taktfrequenz f_A. Hierzu werden mittels eines Flankenerfassungsdetektors FD die ansteigenden (positiven) Flanken des Taktsignals der ersten Taktfrequenz f_A erfasst und ein entsprechendes Flanken-Signal in an sich bekannter Weise mit einem ersten und einem zweiten Flip-Flop F1, F2 in die zweite Taktdomäne des Referenztaktes mit der Taktfrequenz f_prot transformiert. Bei den Flip-Flops handelt es sich vorzugsweise um Flanken-getriggerte D-Flip-Flops. Das zuvor genannte Flanken-Signal wird als Freigabesignal für einen Zähler Z1 verwendet, der mit der zweiten Taktfrequenz f_prot getaktet wird. Getriggert durch einen Flankendetektor FDB für beide Flanken des in 2 gezeigten FRAME_VALID-Signals FV erhält man den Start- und den End-Zählerstand des Zählers Z1 am Ausgang des ersten Zählers Z1.
Ein dem Zähler Z1 nachgeschalteter erster Akkumulator A ermittelt eine erste Taktzykluszahl ΔTX als Differenz der erfassten Zählerstände zu dem Endpunkt und dem Startpunkt des „FRAME_VALID”-Signals. Dazu sind ein Subtrahierer SUB1 und ein drittes Flip-Flop F3 vorgesehen. Taktzykluszahl-Daten, die die erste Taktzykluszahl ΔTX kennzeichnen, werden in den Beginn oder das Ende eines der folgenden Protokollrahmen, die auf den gegenwärtig übertragenen Protokollrahmen folgen, eingebettet und zur Kamera K₀ gesendet.
Hierzu wird die erste Taktzykluszahl ΔTX mit einem vierten Flip-Flop F4 mit dem nächsten gültigen Protokollrahmen registriert (beispielsweise mit der nächsten positiven Flanke des „FRAME_VALID”-Signals, d. h. mit dem folgenden Protokollrahmen.
In einem Empfängerpfad RXP, erster Variante, wird unter Verwendung einer in 5a als Blockschaltbild dargestellten zweiten elektronischen Einrichtung E2 eine zweite Taktzykluszahl ΔRX ermittelt, wenn gültige Daten empfangen werden. Die zweite elektronische Einrichtung E2 stimmt dem grundsätzlichen Aufbau und der prinzipiellen Funktionsweise nach mit der ersten elektronischen Einrichtung E1 überein, weshalb zur Vermeidung bloßer Wiederholungen nachfolgend auf eine detaillierte Beschreibung der zweiten elektronischen Einrichtung E2 verzichtet wird. Während die Schaltung E1 für die Frequenzsynchronisation sendeseitig im Server 1 integriert ist, ist die Schaltung E2 im beschriebenen Ausführungsbeispiel in der Kamera K₀ untergebracht, also empfangsseitig. Mit der Schaltung E2 wird die Länge des im Ethernet-Interface zurückgewonnenen FRAME_VALID-Signals in Takteinheiten des Kamera-Taktes mit der Frequenz f_B bestimmt.
Die zweite elektronische Einrichtung E2 umfasst wiederum mehrere Flip-Flops F1', F2', F3', mehrere Flankenerfassungsdetektoren FD', einen zweiten Zähler Z1', einen Akkumulator A' und einen Flankendetektor FDB'.
Die Ermittlung der zweiten Taktzykluszahl ΔRX erfolgt in einer zur Ermittlung der ersten Taktzykluszahl ΔTX analogen Weise, weshalb zur Vermeidung bloßer Wiederholungen nachfolgend auf eine detaillierte Beschreibung der Ermittlung von ΔRX verzichtet wird.
5b zeigt ein grobes Blockschaltbild für eine Auswerteeinheit, in der die ermittelten Taktzykluszahlen ΔTX und ΔRX verglichen werden und Steuersignale für die Korrektur der zu synchronisierenden Taktfrequenz generiert werden. Der dargestellte Block führt ein Vergleichsverfahren durch, dessen Ablauf in 6 als Flussdiagramm dargestellt ist.
Falls das Ergebnis in Schritt S1 positiv ist, setzt die Vergleichs- und Steuerelektronik das Vergleichsverfahren mit dem Schritt S2 fort. Falls das Ergebnis in Schritt S1 hingegen negativ ist, kehrt die Vergleichs- und Steuerelektronik zum Startpunkt SP des Vergleichsverfahrens zurück. Durch die Abfrage im Schritt S1 soll zum Ausdruck gebracht werden, dass es wichtig ist, die Taktzykluszahlen-Differenz nicht während der Dauer des FRAME_VALID-Signals im zentralen Server 1 zu ermitteln, weil in dieser Phase noch keine konsistenten Messergebnisse für die Taktzykluszahlen vorliegen können.
In Schritt S2 berechnet die Vergleichs- und Steuerelektronik eine Taktzykluszahlen-Differenz, in dem die erste Taktzykluszahl ΔTX von der zweiten Taktzykluszahl ΔRX subtrahiert wird.
In Schritt S3 prüft die Vergleichs- und Steuerelektronik, ob die in Schritt S2 berechnete Taktzykluszahlen-Differenz gleich Null ist.
Ergibt die Prüfung in Schritt S3, dass die Taktzykluszahlen-Differenz gleich Null ist, kehrt die Vergleichs- und Steuerelektronik zum Startpunkt SP des Vergleichsverfahrens zurück.
Ergibt die Prüfung in Schritt S3 hingegen, dass die Taktzykluszahlen-Differenz ungleich Null ist, geht die Vergleichs- und Steuerelektronik zu Schritt S4 über.
In Schritt S4 prüft die Vergleichs- und Steuerelektronik, ob die Taktzykluszahlen-Differenz kleiner als Null ist.
Ergibt die Prüfung in Schritt S4, dass die Taktzykluszahlen-Differenz kleiner als Null ist, geht die Vergleichs- und Steuerelektronik zu Schritt S5 über.
Falls jedoch die Prüfung in Schritt S4 ergibt, dass die Taktzykluszahlen-Differenz nicht kleiner als Null ist, geht die Vergleichselektronik zu Schritt S6 über.
In Schritt S5 wird durch die Vergleichs- und Steuerelektronik veranlasst, dass unter Verwendung der Takt-Steuereinrichtung 3 die dritte Taktfrequenz f_B der dritten Taktdomäne DB erhöht wird.
In Schritt S6 wird durch die Vergleichs- und Steuerelektronik veranlasst, dass unter Verwendung der Takt-Steuereinrichtung 3 die dritte Taktfrequenz f_B der dritten Taktdomäne DB reduziert wird.
Die 7 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten elektronischen Einrichtung E3 eines Sendepfades. Die 8 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten elektronischen Einrichtung E4 eines Empfangspfades. Die dritte elektronische Einrichtung und die vierte elektronische Einrichtung werden für eine alternative Lösung zu der zuvor beschriebenen Lösung eingesetzt.
Die 7 ist mit der 4 zu vergleichen. Dabei wurden gleiche Bauteile in beiden Blockschaltbildern durchgängig mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet. Ein wichtiger Unterschied betrifft die Arbeitsweise des Zählers Z2. Dieser wird mit dem Arbeitstakt CLK_SRC in der Sendestation betrieben. Die Frequenz f_A ist in diesem Fall geringer als in 4. Z. B. beträgt die Protokolltaktfrequenz bei 10 GBE 156.25 MHz. Demgegenüber ist der Arbeitstakt in der Station typischerweise kleiner als die Hälfte der Protokollfrequenz. Das FRAME_VALID-Signal FV wird über die beiden Flip-Flops F5 und F6 in die Taktdomäne mit der ersten Taktfrequenz f_A überführt. Dieses überführte FRAME_VALID-Signal dient als Freischaltsignal für den Zähler Z2. Die Erfassung der Zählerstände geschieht wie im Beispiel gemäss 4 mit Auftreten der ansteigenden und abfallenden Flanke des FRAME_VALID-Signals FV. Im Unterschied zur 4 wird die Taktzykluszahlenerfassung nicht mit einem Akkumulator durchgeführt. Stattdessen werden zwei Flip-Flops F7 und F8 benutzt, die die Zählerstände mit ansteigender Flanke des FRAME_VALID-Signals und abfallender Flanke des FRAME_VALID-Signals zwischenzuspeichern. In einer nachgeschalteten Subtrahierschaltung SUB2 wird die Differenz zwischen beiden Zählerständen errechnet. Diese Differenz wird einen Arbeitstakt später in das Flip-Flop F9 übernommen und steht als Taktzykluszahl ΔTX am Ausgang zur Verfügung. Sämtliche Komponenten hinter dem Zähler Z2 werden mit dem Takt CLK_prot des Datenübertragungsprotokolls betrieben.
Die 8 zeigt die zu 6 entsprechende Schaltung für den Empfangspfad RXP. Sie ist mit 5a zu vergleichen. Die Struktur ist im prinzipiellen Aufbau identisch. Am Eingang dieser Schaltung wird, wie dargestellt, der Arbeitstakt CLK_DIST der Empfangstation mit der Taktfrequenz f_B benutzt.
Im Hinblick auf eine Anwendung im Netzwerk kann die Datenübertragungsstrecke von einer Datenquelle zu einer Datensinke durch eine Anzahl von Netzknoten führen, von denen jeder entweder als ein Sender oder als ein Empfänger betrachtet werden kann. In dem jeweiligen Empfänger kann die Taktfrequenz der Protokollschicht f_prot korrigiert oder resynchronisiert werden (Taktkorrektur), um synchrone Protokolle zu empfangen. Dies geschieht nur in der Phase, wo das FRAME_VALID-Signal FV den inaktiven Zustand anzeigt. So kann über die ganze Übertragungsstrecke eine Synchronisierung erreicht werden.
Die Frequenz f_prot des Übertragungsprotokolls stellt die Referenzfrequenz dar. Die Dauer des FRAME_VALID-Signals ist die Referenzdauer, die in jedem Knoten zur Gewinnung der Taktzykluszahlen benutzt wird. Dies trifft auch für den Empfänger am Endknoten zu, das heißt das zuvor beschriebene Synchronisationsverfahren kann auch innerhalb einer Netzarchitektur mit zahlreichen Netzknoten angewendet werden.
Die Erfindung ist für alle Arten von übertragenen Daten anwendbar, wo normalerweise ein Takt zu betrachten ist, wie beispielsweise Daten von verschiedenen Sensoren. Mittels der Erfindung können Anwendungstakte auf eine Mehrzahl von Empfängern in paketorientierten Protokollen resynchronisiert werden, so lange eine feste Datenrate für die Bereitstellung der Anwendungsdaten und eine feste Übertragungsrate verwendet wird.
Insbesondere bringt der Einsatz der Erfindung dort Vorteile, wo Echtzeitdaten zu übertragen sind, also im Besonderen Multimediadaten wie Audio- oder Video-Datenströme.
Andere Geräte, zwischen denen die Synchronisierung in erfindungsgemäßer Weise erfolgen kann, sind z. B. Encoder und Decoder für Audio und/oder Video-Datenströme. DSL-Router und Personal Computer, Streaming Clients und Digital Empfänger, wie Set Top Box oder sogenannte IRD Geräte (Integrated Receiver Decoder), das sind digitale TV-Geräte mit integrierter Set Top Box. Die Aufzählung ist nicht abschließend.
Um die theoretisch auch denkbare Übertragungsphase für die Synchronisation auszunutzen, wo keine gültigen Daten übertragen werden, müsste darin ein Abschnitt definiert werden, in dem keine Taktkorrektur bzgl. der Protokolltaktfrequenz f_prot gestattet ist. Auch könnte ein bestimmter Signalabschnitt innerhalb der gültigen Datenübertragungsphase als Referenz benutzt werden, also z. B. die Hälfte oder ein anderer Bruchteil dieser Phase.

Claims

Verfahren zur Synchronisierung eines Empfängers (K₀) und eines Senders (1), der mit einer ersten Taktfrequenz (f_A) betrieben wird, dessen Daten über eine Datenübertragungsstrecke mit einer zweiten Taktfrequenz (f_prot) zu dem Empfänger (2) übertragen werden, der mit einer dritten Taktfrequenz (f_B) betrieben wird, wobei senderseitig die Daten während von Pausen unterbrochenen Übertragungsphasen gesendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Sendepfad (TXP) und in einem Empfängerpfad (RXP) jeweils ein Taktzyklen-Zählverfahren durchgeführt wird, das die folgenden Schritte umfasst: – Ermitteln der Dauer eines eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (FV) in Taktzyklen der ersten oder der zweiten Taktfrequenz mit einem ersten Zähler (Z1, Z2) im Sendepfad; – Ermitteln der Dauer des eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (FV) in Taktzyklen der dritten oder der zweiten Taktfrequenz mit einem zweiten Zähler (Z1', Z2') im Empfängerpfad; – Vergleichen der von den beiden Zählern jeweils ermittelten Taktzykluszahlen (ΔTX, ΔRX); – Ausgleichen des Frequenzunterschiedes zwischen dem Arbeitstakt des Senders (1) und dem Arbeitstakt des Empfängers (2) auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Sendepfad (TXP) zur Ermittlung der Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) Taktflanken des Taktsignals der ersten Taktfrequenz (f_A) erfasst werden und ein entsprechendes Taktflankensignal in eine Übertragungsprotokoll-Taktdomäne (DProt) überführt wird, wobei das überführte Taktflankensignal als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der zweiten Taktfrequenz (f_prot) getakteten Zähler (Z1) verwendet wird und die Zählerstände des Zählers (Z1) bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmt wird; und wobei im Empfangspfad (RXP) zur Ermittlung der Dauer Taktflanken des Taktsignals der dritten Taktfrequenz (f_B) erfasst werden und ein entsprechendes Taktflankensignal in eine Übertragungsprotokoll-Taktdomäne (DProt) überführt wird, wobei das überführte Taktflankensignal als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der zweiten Taktfrequenz (f_prot) getakteten Zähler (Z1') verwendet wird und die Zählerstände des Zählers (Z1') bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Sendepfad (TXP) zur Ermittlung der Dauer das FRAME_VALID-Signal (FV) in die Taktdomäne (DA) für die erste Taktfrequenz (f_A) überführt wird, wobei das überführte FRAME_VALID-Signal (FV) als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der ersten Taktfrequenz (f_A) getakteten Zähler (Z2) verwendet wird und die Zählerstände des Zählers (Z2) bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmt wird; und wobei im Empfangspfad (RXP) zur Ermittlung der Dauer das FRAME_VALID-Signal (FV) in die Taktdomäne (DB) für die dritte Taktfrequenz (f_B) überführt wird, wobei das überführte FRAME_VALID-Signal (FV) als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der dritten Taktfrequenz (f_B) getakteten Zähler (Z2') verwendet wird und die Zählerstände des Zählers (Z2') bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Datensatz, der die im Sendepfad (TXP) mit dem ersten Zähler (Z1, Z2) als Taktzykluszahl (ΔTX) ermittelte Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) kennzeichnet, mit einem der auf den gegenwärtig übertragenen Protokollrahmen zeitlich folgenden Protokollrahmen zum Empfänger (K₀) übermittelt wird und der Vergleich empfängerseitig durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zum Ausgleichen des Frequenzunterschiedes zwischen dem Arbeitstakt (CLK_SRC) des Senders (1) und dem Arbeitstakt (CLK_DEST) des Empfängers (K₀) eine Phasenregelschleife oder eine Verzögerungsregelschaltung umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Taktfrequenz (f_B) erhöht wird, wenn der Vergleich der Taktzykluszahlen (ΔTX, ΔRX) ergibt, dass die ermittelte Taktzykluszahl sendeseitig (ΔTX) größer ist als empfangsseitig (ΔRX), und dass die Taktfrequenz (f_B) verringert wird, wenn der Vergleich ergibt, dass die ermittelte Taktzykluszahl sendeseitig (ΔTX) kleiner ist als empfangsseitig (ΔRX).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Synchronisationsverfahren für jeweils ein Kommunikationspartnerpaar in einem Kommunikationssystem (KS), dass eine mit einer zentralen Taktfrequenz betriebene zentrale Einheit (1) und mehrere, mit je einer dezentralen Taktfrequenz betriebene dezentrale Einheiten (K₀, ..., K_n-1) aufweist, durchgeführt wird, wobei die Kommunikationspartner jedes Kommunikationspartnerpaares oder wenigstens einer Anzahl der Kommunikationspartnerpaare über ein paketorientiertes Datenübertragungsprotokoll miteinander verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei zwischen den Kommunikationspartnern zusätzlich zu dem Taktsynchronisationsverfahren eine Zeitsynchronisierung gemäß dem IEEE 1588 Standard durchgeführt wird.
Sendestation zur Verwendung in dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Datenerzeugung mit einer ersten Taktfrequenz durchführt, mit Datensendemitteln, die zur Lieferung der in der Sendestation mit der ersten Taktfrequenz (f_A) erzeugten Daten auf eine Datenübertragungsstrecke dienen, wobei die Datensendemittel mit einer zweiten Taktfrequenz (f_prot) arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendestation einen ersten Zähler (Z1, Z2) aufweist, der die Dauer eines eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (FV) in Taktzyklen der ersten oder der zweiten Taktfrequenz ermittelt, und dass die Datensendemittel, die ermittelte Taktzykluszahl (ΔTX) ebenfalls auf die Datenübertragungsstrecke schicken.
Sendestation nach Anspruch 9, mit Mitteln die im Sendepfad (TXP) die Dauer der Taktflanken des Taktsignals der ersten Taktfrequenz (f_A) erfassen und ein entsprechendes Taktflankensignal in eine Übertragungsprotokoll-Taktdomäne (DProt) überführen, wobei das überführte Taktflankensignal als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der zweiten Taktfrequenz (f_prot) getakteten Zähler (Z1) verwendet wird und die Zählerstände des Zählers (Z1) bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfasst werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmen.
Sendestation nach Anspruch 9, mit Mitteln die im Sendepfad (TXP) das FRAME_VALID-Signal (FV) in die Taktdomäne (DA) für die erste Taktfrequenz (f_A) überführen, und das überführte FRAME_VALID-Signal (FV) als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der ersten Taktfrequenz (f) getakteten Zähler (Z2) verwenden und die Zählerstände des Zählers (Z2) bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfassen werden und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmen.
Sendestation nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensendemittel einen Datensatz, der die im Sendepfad (TXP) mit dem ersten Zähler (Z1, Z2) als Taktzykluszahl (ΔTX) ermittelte Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) kennzeichnet, mit einem der auf den gegenwärtig übertragenen Protokollrahmen zeitlich folgenden Protokollrahmen zum Empfänger (K₀) senden.
Sendestation nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Zeitsynchronisierungsmittel vorgesehen sind, die eine Zeitsynchronisierung nach dem Standard IEEE 1588 durchführen.
Empfangsstation zur Verwendung in dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine Datenverarbeitung mit einer dritten Taktfrequenz (f_B) durchführt, mit Datenempfangsmitteln, die zum Empfang der über die Übertragungsstrecke übertragenen Daten dienen und mit der zweiten Taktfrequenz arbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsstation einen zweiten Zähler (Z1', Z2') aufweist, der die Dauer eines eine bestimmte Datenübertragungsphase anzeigenden FRAME_VALID-Signals (FV) in Taktzyklen der dritten oder der zweiten Taktfrequenz ermittelt, dass die Empfangsstation Vergleichsmittel aufweist, die ausgelegt sind, um die von dem zweiten Zähler (Z1', Z2') gezählte Taktzykluszahl (ΔRX) mit einer in einer Sendestation ermittelten und von der Übertragungsstrecke empfangenen Taktzykluszahl (ΔTX) zu vergleichen, und dass die Empfangsstation Justiermittel aufweist, die ausgelegt sind, um auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses den Frequenzunterschied zwischen dem Arbeitstakt (CLK_SRC) der Sendestation (1) und dem Arbeitstakt (CLK_DEST) der Empfangsstation (2) auszugleichen.
Empfangsstation nach Anspruch 14, mit Mitteln, die im Empfangspfad (RXP) die der Dauer Taktflanken des Taktsignals der dritten Taktfrequenz (f_B) erfassen und ein entsprechendes Taktflankensignal in eine Übertragungsprotokoll-Taktdomäne (DProt) überführen, wobei das überführte Taktflankensignal als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der zweiten Taktfrequenz (f_prot) getakteten Zähler (Z1') verwendet wird und die Zählerstände des Zählers (Z1') bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfasst werden und die aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmen.
Empfangsstation nach Anspruch 14, mit Mitteln, die im Empfangspfad (RXP) das FRAME_VALID-Signal (FV) in die Taktdomäne (DB) für die dritte Taktfrequenz (f_B) überführen, und das überführte FRAME_VALID-Signal (FV) als Freigabesignal für den in Abhängigkeit der dritten Taktfrequenz (f_B) getakteten Zähler (Z2') verwenden und die Zählerstände des Zählers (Z2') bei Erkennen der Übergangsflanken des FRAME_VALID-Signals (FV) erfassen und aus der Differenz die Dauer des FRAME_VALID-Signals (FV) bestimmen.
Empfangsstation nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiermittel eine Phasenregelschleife oder eine Verzögerungsregelschaltung umfassen.
Empfangsstation nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Justiermittel die dritte Taktfrequenz (f_B) erhöhen, wenn der Vergleich der Taktzykluszahlen (ΔTX, ΔRX) ergibt, dass die ermittelte Taktzykluszahl sendeseitig (ΔTX) größer ist als empfangsseitig (ΔRX), und die Taktfrequenz (f_B) verringern, wenn der Vergleich ergibt, dass die ermittelte Taktzykluszahl sendeseitig (ΔTX) kleiner ist als empfangsseitig (ΔRX).
Empfangsstation nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Zeitsynchronisierungsmittel vorgesehen sind, die eine Zeitsynchronisierung nach dem Standard IEEE 1588 durchführen können.