DE1766413B1

DE1766413B1 - Synchronisation eines Zeitmultiplex-UEbertragungssystems

Info

Publication number: DE1766413B1
Application number: DE19681766413
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Inose; Tadao Saito
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-05-22
Filing date: 1968-05-18
Publication date: 1971-05-06
Also published as: GB1224750A; NL156287B; NL6807180A; US3504126A; FR1565990A; SE355710B; BE715473A

Description

Stand der Technik

Das Problem der Zeitsteuerung in einer Nachrichtenübertragungsanlage mit weit verstreuten Vermittlungszentralen, die im Zeitmultiplex-Verf ahren miteinander verbunden sind, läßt sich in bekannter Weise dadurch lösen, daß eine bestimmte Zentrale als Haupttaktquelle zur Zeitsteuerung von Operationen in der ganzen Anlage gewählt wird. Abhängige Taktquellen in jeder der anderen Zentralen, die die Zeitsteuerung nur der jeweils zugeordneten Zentrale übernehmen, müssen dann zwangläufig die gleiche Zeitsteuerungsfrequenz wie die der Hauptzentrale annehmen.

Eine andere bekannte Möglichkeit (belgische Patentschrift 698 283) wird gegenseitige Synchronisation genannt. Dabei beeinflußt jede Vermittlungszentrale die Zeitsteuerung des gesamten Netzwerkes in gleichem Maß wie die anderen Zentralen. Die Frequenz der in einer bestimmten Vermittlungszentrale entstehenden Zeitsteuerungssignale hat also den gleichen Einfluß auf die Frequenz der in jeder der anderen Vermittlungszentralen entstehenden Zeitsteuerungssignale.

Bei dieser bekannten Anordnung wird die Phase des von jeder der anderen Zentralen empfangenen Synchronisationssignals mit der Phase des örtlich erzeugten Synchronisationssignals verglichen, und die Summe der durch die Phasenvergleichsschaltungen erzeugten Fehlersignale wird zur Einstellung der Frequenz der örtlich erzeugten Signale benutzt. Diese Anordnung ist zweckmäßig in Anlagen, bei denen die miteinander verbundenen Zentralen dicht benachbart sind. Das Synchronisationssignal umfaßt eine Folge von Impulsen, die in einem bestimmten Zeitkanal in sich wiederholenden festen Rahmenintervallen übertragen werden. Die Auswirkungen der Übertragungsverzögerung zwischen den Zentralen werden dadurch im wesentlichen beseitigt, daß die Verzögerung auf ein ganzzahliges Vielfaches eines Rahmenintervalls eingestellt wird.

In solchen Anlagen kleiner Ausdehnung ist jede Abweichung von dem eingestellten Verzögerungswert so klein, daß sie die Anlagenfrequenz nicht beeinflußt. Wenn jedoch der Abstand zwischen den Zentralen wesentlich zunimmt, kann die Abweichung von der eingestellten Verzögerung so groß werden, daß die Anlagenfrequenz schwerwiegend beeinflußt wird.

Aufgabe

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Synchronisation auch in einem System sicherzustellen, bei dem sowohl größere als kleinere Entfernungen vorkommen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteile

Durch die erfindungsgemäße Auswahl der Ubertragungsfrequenz in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen den Zentralen können Zyklensprünge, die zu einem Informationsverlust führen, ausgeschaltet werden, denn die Verzögerungsabweichung, die zur Erzeugung eines Zyklensprungs erforderlich ist, nimmt proportional mit der Herabsetzung der Übertragungsfrequenz zu. Darüber hinaus gibt eine Übertragung aller Synchronisationssignale mit Frequenzen, die ganzzahlige Vielfache voneinander sind, die Möglichkeit, die Synchronisationssignale von allen Zentralen bei dem Phasenvergleich zur Stabilisierung des örtlichen Oszillators in jeder Zentrale zu benutzen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der F i g. 1 bis 5 erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch ein Netzwerk von miteinander verbundenen Zeitmultiplex-Vermittlungszentralen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Hauptbauteile zur Frequenzsynchronisation, die in jeder der Vermittlungszentralen nach F i g. 1 vorgesehen sind,

Fig. 3 den Inhalt eines typischen, zwischen den Zentralen übertragenen Impulsrahmens,

F i g. 4 eine Darstellung der Zeitsteuerung, die bei der Übertragung von Synchronisationssignalen in der Anlage vorgesehen ist und

ao Fig. 5 schematische Abänderungen der Bauteile zur Frequenzsynchronisation nach F i g. 2 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In F i g. 1 ist ein Netzwerk mit Bereichs- und Orts- Λ vermittlungszentralen dargestellt, in welchem die Er- ^ findung angewendet werden kann. Jede Bereichsvermittlungszentrale, die durch einen großen Kreis mit einer Buchstabenbezeichnung dargestellt ist, ist mit den anderen Bereichszentralen über Zweiweg-Nachrichtenübertragungsfernleitungen verbunden, die in F i g. 1 durch stark ausgezogene Linien dargestellt sind. Ortszentralen zur Vermittlung von Sprach- und Datensignalen sowie Fernsehanschlüssen sind untereinander und mit einer Bereichszentrale über Ortsleitungen verbunden, die durch dünnere Linien dar- gestellt sind. Die Zentrale A vermittelt beispielsweise Fernsehsignale und bearbeitet den Fernverkehr für 4 Ortszentralen. Es sei bemerkt, daß in der Praxis das Netzwerk mehrfach größer als gezeigt sein und hunderte oder sogar tausende von Vermittlungszentralen und Ortsämtern umfassen kann.

In der Anlage wird eine Vielzahl von Signalarten verwendet, die mit bestimmten Frequenzen übertragen werden. In dem Ausführungsbeispiel wird das Ortssynchronisationssignal mit 8 kHz und das Fern- |

Synchronisationssignal mit 40 Hz übertragen. Infor- " mationen, beispielsweise kodierte Sprach- oder Datensignale, werden mit einer Bit-Frequenz von 1,544MHz und Fernsehsignale mit 111,168MHz übertragen. Zweckmäßig werden alle diese Signale mit Frequenzen übertragen, die ganzzahlige Vielfache voneinander sind. Die gesamte Bit-Frequenz auf jeder Leitung beträgt 222,336 MHz.

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Leitung zwischen den ZentralenA und B (Fig. 1) ein Fernsehsignal, das die Hälfte der Kapazität der Leitung beansprucht, 71 Sprach- oder Datensignale und 1 Synchronisationssignal führen. Das 8-kHz-Synchronisationssignal definiert einen als kleineren Rahmen bezeichneten Rahmen, von denen jeder 144 Zeitlagen enthält, die durch die übertragenen Signal-Bits eingenommen werden. So wird der durch Synchronisationssignale in der Zeitlage 0 definierte kleinere Rahmen durch ein Fernsehsignal in den Zeitlagen 1, 3, 5... 143 und durch Sprach- oder Datensignale, die 71 verschiedene Sprechverbindungen darstellen, in den Zeitlagen 2, 4, 6 ... 142 belegt.

Betrachtet man den umfangreichen Übertragungsbereich in einer großen Anlage, so kann die Größe

der Abweichung von der erwarteten Verzögerung zwischen weit auseinanderliegenden Zentralen ausreichen, um den Verlust eines ganzen kleineren Rahmens zu verursachen. Dieser Verlust wird erfmdungsgemäß dadurch vermieden, daß das Synchronisationssignal zwischen den weit voneinander entfernten Bereichszentralen mit niedrigerer Frequenz als der übertragen wird, die zwischen den dicht benachbarten Ortszentralen benutzt wird. So wird für die Übertragung von Synchronisationssignalen zwischen Bereichszentralen eine Frequenz von 40 Hz im Gegensatz zu der Frequenz von 8 kHz gewählt, die zwischen Ortszentralen benutzt wird. Die Frequenz von 8 kHz ist ein ganzzahliges Vielfaches (200) der Frequenz von 40 Hz. Dies ermöglicht den Phasenvergleich in jeder Bereichszentrale mit Bezug auf das 40-Hz-Signal einmal alle 25 msec, während der Vergleich in jedem kleineren Rahmen von 125 μβεΰ nur das 8-kHz-Signal betrifft. Das bedeutet, daß eine Verzögerungsabweichung bis zu 12,5 msec für Fernübertragungen zulässig ist, bevor ein Zyklensprung auftritt, während eine maximale Abweichung von 62,5 μβεΰ auftreten darf, bevor ein Zyklensprung bei der Frequenz des Ortssynchronisationssignals stattfindet. Die Anlage nach diesem Ausführungsbeispiel sieht also eine Synchronisation mit einer Frequenz von 40 Hz zwischen Bereichszentralen und einer Frequenz von 8 kHz zwischen Ortszentralen sowie zwischen Orts- und Bereichszentralen vor.

Für das 40-Hz-Signal ist keine genaue Phasensynchronisation erforderlich. Zur Stabilisierung des Arbeitspunktes für die Phasenvergleichseinrichtung wird jedoch eine grobe Phasensynchronisation benötigt. Es wäre unpraktisch, jede Übertragungsverzögerung so einzustellen, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der Periode von 40 Hz ist, da dann unzulässige Verzögerungen in der Anlage auftreten könnten. So wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Übertragungsverzögerung zur Anpassung des Synchronisationssignals mit 40 Hz so eingestellt, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der Periode der 8-kHz-Rahmensynchronisation ist.

F i g. 4 ist ein Zeitdiagramm, das das allgemeine Verfahren zur Phaseneinstellung zwischen den Zentralen A und B während eines größeren Rahmens darstellt. Die Angaben auf der obersten Zeile bezeichnen die Zeit, zu der das Synchronisationssignal von der Zentrale A ausgesendet und die Zeit, zu der das Synchronisationssignal von der Zentrale B in der Zentrale A empfangen wird sowie ein örtlich erzeugtes Signal, das mit Anti-Phasenimpuls bezeichnet ist; die mittlere Zeile stellt die gleichen Signale mit Bezug auf die Zentrale B dar. Die unterste Zeile verdeutlicht die Zusammensetzung des größeren Rahmens mit 25 msec, der durch die 40-Hz-Synchronisationssignale definiert wird. Die 200 kleineren Rahmen mit einer Dauer von jeweils 125 \isqc, die in einem größeren Rahmen enthalten sind, sind in Gruppen von 20 dargestellt, wobei jede Gruppe eine Dauer von 2,5 msec hat. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß die Verzögerung zwischen den Bereichszentralen A und B 2,5 msec oder 20 kleinere Rahmen beträgt. Ein in der Zentrale A zum Zeitpunkt 0 erzeugtes Signal wird also die Zentrales 2,5 msec später oder am Ende des kleineren Rahmens 20 erreichen. Eine entsprechende Verzögerung ergibt sich für Signale, die in der Zentrale B erzeugt und zur Zentrale ,4 übertragen werden. Diese Verzögerung entspricht einer Entfernung von etwa 500 km.

Die Anti-Phasenimpulse werden von den jeweiligen Endzentralen am Ende des 120. Rahmens erzeugt. Dies ermöglicht den maximalen Betriebsbereich für die Phasenvergleichseinrichtung in der Endzentrale. Eine ungewöhnliche Abweichung von dem für den Empfang des Synchronisationssignals in der Zentrale A oder B erwarteten Zeitpunkt wird so

ίο lange korrigiert, als sie 12,5 msec nicht übersteigt, d. h., die Zeit zwischen dem erwarteten Empfang eines Synchronisationssignals und dem Auftreten des Anti-Phasenimpulses. Man vergleiche diese zulässige Abweichung vor Auftreten eines Zyklussprungs mit Systemen, bei denen nur eine 8-kHz-Synchronisation stattfindet. Dort beträgt die maximal zulässige Abweichung 62,5 μβεΰ.

Bei der Anlage mit gegenseitiger Synchronisation entsprechend der vorgenannten belgischen Patentschrift ist jede der Zentralen mit einer Frequenz-Synchronisationsanordnung versehen, die grundsätzlich entsprechend F i g. 2 aufgebaut ist. Jede Zentrale enthält also viele Phasenvergleichseinrichtungen 201 B, 201C wie angeschaltete Zentralen vorhanden sind. Geht man davon aus, daß die Anordnung nach F i g. 2 die Frequenz-Synchronisationseinheit für die ZentraleA (Fig. 1) darstellt, so werden Rahmenimpulse von den Zentralen B und C über die Leitungen 2005 bzw. 200C an die Phasenvergleichseinrichtungen201ß bzw. 201C für einen nachfolgenden Vergleich mit dem örtlich erzeugten Rahmenimpuls angelegt, der vom Bit- und Zeitlagenzähler 205 kommt. Eine bewertete Mittelwertschaltung 202 addiert die Ausgangssignale der Phasenvergleichseinrichtungen und überträgt das sich ergebende Fehlersignal über das Filter 203 zur Einstellung des Oszillators 204 mit variabler Frequenz. Der Bit- und Zeitlagenzähler 205 teilt die Frequenz des Oszillator-Ausgangssignals, um die gewünschten Betriebs-Zeit-Steuerungssignale für die örtliche Steuerung und die Synchronisation zwischen den Zentralen zu liefern.

Gewisse Merkmale für die Operation der gegenseitigen Synchronisation entsprechend diesem Ausführungsbeispiel sind in F i g. 5 unter spezieller Bezugnahme auf die Zentralen A und B gezeigt. Die Synchronisationsanordnung in der Zentrale A empfängt also von der Zentrale B Signale einschließlich des Synchronisationssignals für den größeren Rahmen über die Zeitmultiplex-Übertragungsleitung 500, die eine Anzahl solcher Leitungen darstellen soll, wie sie zur Übertragung aller erforderlichen Nachrichten zwischen den beiden Zentralen benötigt werden. Die Information einschließlich des Synchronisationssignals für den kleineren Rahmen wird von einer Ortszentrale über die Leitung 550 empfangen. Informationen von anderen Zentralen werden an weitere Phasenvergleichseinrichtungen angelegt.

Der Bit- und Zeitlagenzähler 205 empfängt vom Oszillator 204 ein 222,335-MHz-Signal. Von diesem Signal werden die verschiedenen Signale zur Definition von Bits und Zeitlagen abgeleitet. Die Informationen werden als Pulscodedemodulation (PCM) codiert, d. h., jedes Daten- und Synchronisationssignal besteht aus 8 Bits und jedes Fernsehsignal aus 9 Bits. Jedes Signal nimmt eine Zeitlage ein, die einer bestimmten Quelle zugeordnet ist. Die Zusammensetzung eines kleineren, von der Zentrale B auf der Leitung 500 empfangenen Informations-

rahmens kann der Darstellung in F i g. 3 entsprechen. Eine Trennschaltung 501 trennt, wie ihr Name sagt, die ankommenden Signale und leitet sie zur Bearbeitung der jeweiligen Ausrüstung zu. Das 40-Hz-Synchronisationssignal wird also zum Rahmendetektor 502 übertragen, das Fernsehsignal wird zum Decodierer 505 gegeben und eines der Datensignale wird über die Phasensynchronisationsschaltung 503 geleitet. Das zur Zentrale B abgehende Signal enthält das mit einer Frequenz von 40 Hz durch den Synchronisationsgenerator 520 gelieferte Synchronisationssignal für den größeren Rahmen, ein vom Codierer 521 bearbeitetes Fernsehsignal und die Datensignale, die zusammen mit weiteren Signalen im Multiplexer 525 kombiniert werden. Die zu ortliehen Zentralen abgehenden Signale können entsprechende Daten enthalten, die von dem Synchronisationssignal für den kleineren Rahmen begleitet werden. Die Ausrüstungen zur Bearbeitung der übrigen Datensignale sind in F i g. 5 nicht gezeigt. ao

Der Rahmendetektor 502 stellt das Synchronisationsmuster fest und enthält eine Verzögerungseinrichtung zur Anpassung der Ankunftszeit an das nächstgelegene kleine Rahmenintervall. Eine Anzeige für die genaue Grenze zwischen aufeinanderfolgen- as den größeren Rahmen wird an die entsprechende Phasenvergleichseinrichtung 201 B gegeben, die ein einfaches Flip-Flop enthalten kann, an dessen Rückstelleingang diese Anzeige angelegt wird. Am Steueroder Kippeingang des Flip-Flops liegt der Anti-Phasenimpuls (F i g. 4), der vom Teiler 510 einmal je größerem Rahmen genau mit der Zeitlage, dem Bit und der Phase empfangen wird, zu denen die Grenze zwischen aufeinanderfolgenden kleineren Rahmen in der Bereichszentrale auftritt. Er wird von dem durch den Bit- und Zeitlagenzähler 205 erzeugten 8-kHz-Signal für den kleineren Rahmen abgeleitet. Dieser Anti-Phasenimpuls, der zur Änderung des bestehenden Zustande des Flip-Flops dient, wird an die Phasenvergleichseinrichtung 201 B um 180° in der Phase gegen das eingestellte ankommende Synchronisationssignal verschoben angelegt. Er wird außerdem zum Generator 520 übertragen, um die Erzeugung des abgehenden Synchronisationssignals zu triggern.

Das 8-kHz-Signal für den kleineren Rahmen wird weiterhin mit einer Phasenverschiebung von 180° gegen die ankommenden Ortszentralen-Synchronisationssignale an die weiteren Phasenvergleichseinrichtungen gegeben.

Das sich, ergebende Fehlersignal am Ausgang der Phasenvergleichseinrichtung 201 B wird mit den Fehlersignalen von allen weiteren Phasenvergleichseinrichtungen für die größeren und kleineren Rahmen in der bewerteten Mittelwertschaltung 202 kombiniert und nach einer Filterung zur Korrektur der Frequenz des Oszillators 204 benutzt. Der Teiler 508 liefert dann die verschiedenen Signale, die vom Zähler 205 für alle weiteren Zeitsteuerungsfunktionen in der Anlage benötigt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Zeitmultiplex-Übertragungssystem mit einer Vielzahl von weit verstreuten Zentralen, in denen jeweils die Phase des von jeder der angeschlossenen Zentralen empfangenen Synchronisationssignals mit der Phase des örtlich erzeugten Synchronisationssignals in einer Vergleichseinrichtung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zentrale das Synchronisationssignal von weit entfernten Zentralen (A-D) mit einer niedrigeren Frequenz als der empfängt, mit der das Synchronisationssignal von Zentralen in der nahen Umgebung empfangen wird, und daß das Synchronisationssignal zu Zentralen in der nahen Umgebung mit einer Frequenz ausgesendet wird, die ein ganzzahliges Vielfaches derjenigen Frequenz ist, mit welcher das Synchronisationssignal zu weit entfernten Zentralen (A-D) ausgesendet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zentrale Einrichtungen (201 B, 502) aufweist, die die Ankunftszeit des von einer entfernten Zentrale (A-D) empfangenen Synchronisationssignals an der Vergleichseinrichtung (202) so einstellen, daß es in Phase mit dem von einer Zentrale in der nahen Umgebung empfangenen Synchronisationssignals ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zentrale Einrichtungen (510, 205) zur Erzeugung von Signalen aufweist, die dasjenige Intervall markieren, in welchem die Einstelleinrichtungen (2015,502) die Ankunftszeit der verschiedenen Synchronisationssignale einstellen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen