DE2123354C3 - Verfahren und Anordnung zur Synchronisierung in Datennetzen mit mehreren hintereinander geschalteten Synchron-Teilstrecken - Google Patents

Description

ίο Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Datenübertragung in Datennetzen mit Übertragungsstrecken, die durch Zusammenschaltung mehrerer hintereinander geschalteter und jeweils synchron betriebener Teilstrecken gebildet

»5 werden, die am Anfang und am Ende jeweils mit einer Sende- und einer Empfangsstelle abgeschlossen sind. Die Übertragung von Daten im Synchronbetrieb gewinnt mit zunehmender Übertragungsgeschwindigkeit immer mehr an Bedeutung. Ein Kennzeichen der

ao synchronen Datenübertragung ist es, daß die Empfangsstation stets auf den Takt der Sendestation synchronisiert ist. Man versteht unter einem Synchronsystem also ein Übertragungssystem, bei dem Sende- und Empfangseinrichtungen dauernd arbeiten und

»5 sowohl dieselbe Frequenz als auch dieselbe Phasenbeziehung aufweisen. Selbst bei Verwendung frequenzstabilisierter Schaltungen kann jedoch nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden, daß stets gewisse, wenn auch teilweise geringe Abweichungen zwischen

sende- und empfangsseitiger Frequenz auftreten. Es sind aus diesem Grunde Anordnungen bekanntgeworden, mit denen der Synchronismus auf einer Datenübertragungsstrecke ständig überwacht wird und die einen Korrekturvorgang einleiten, wenn die Frcquenzabweichungen zwischen Sende- und Empfangsstation ein vorgegebenes Maß überschreiten.

Die bekannten Verfahren und Einrichtungen, die den Synchronismus zwischen einem Datensender und einem Datenempfänger sicherstellen, sind jedoch,

insbesondere wegen der zu Beginn einer Datenübertragung zur Herstellung des Synchronismus erforderlichen Vorgänge nur dann sinnvoll eänsetzbar, wenn die Datenübertragung über eine einzige Synchronstrecke stattfindet. Soll die Datenübertragung dagegen über mehrere hintereinander geschaltete Teilstrecken stattfinden, von denen jede jeweils eine ständig eingephaste Synchronstrecke darstellt, so sind die bekannten Verfahren zur Herstellung und Aufrechterhaltung des Synchronismus nicht mehr geeignet. Ausgehend vom bekannten Stand der Technik wonach aus den übertragenen Datensignalen am Empfangsort, in der Regel in einem Synchronempfänger, ein Empfangstakt abgeleitet wird, ist zwar vorgeschlagen worden, diesen Empfangstakt als Sendetaki für die jeweils folgende Teilstrecke zu verwenden unc auf diese Weise die Synchronbeziehung zwischen zwe aufeinanderfolgenden unabhängig voneinander eingephasten Teilsirecken herzustellen. Da es sich be den zusammenzuschaltenden Teilstrecken aber un vollkommen unabhängig voneinander eingephaste Teilstrecken handelt, ist mit dem Verfahren der direk ten Taktdurchschaltung jedoch der Nachteil verbunden, daß während der Einphasung Phasensprünge unc Regelschwingungen auftreten und daß bereits du Einphasung einer aus zwei Teilstrecken aufgebauter Ubertragungsstrecke ein Mehrfaches der für die Ein phasung einer einzigen Teilstrecke notwendigen Zei erfordert. Bei ungünstigen Ausgangsvoraussetzungen

die vor allem dann erwartet werden müssen, wenn die Überiragungsstrecke nicht nur über zwei, sondern über eine Reihe hintereinandergeschalteter Teilstrekken verlaufen soll, ist der eingephaste Zustand der gesamten Strecke häufig überhaupt nicht mehr erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einphasung einer Datenübertragungsstrecke auch dann sicher zu gewährleisten, wenn diese aus mehreren hintereinandergeschalteten und jeweils getrennt synchronisierten Teilstrecken besteht. Die Erfindung geht dazu davon aus, daß an einer die Datensignale empfangenden Stelle der Empfangsschrittakt zur Verfügung steht. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die über eine Teilstrecke ankommenden Datensignale in einen Zwischenspeicher einer Anpasungsschaltung gelangen, daß die Einspeidierung der Datensignale unter Steuerung eines vom Empfangstakt abgeleiteten Schreibtaktes und die Ausspeicherungunter Steuerung eines von einem eigenen Sendetakt abgeleiteten Lesetaktes geschieht, und daß durch einen ständigen Vergleich des Sendetaktes mit dem Empfangstakt sowohl die stete Aufeinanderfolge von Schreib- und Lesetakten gesteuert als auch eine positive oder negative Regelgröße für die Frequenz des Sendetaktes gewonnen wird.

Wie im einzelnen später erläutert wird, findet der Vergleich in einer ersten und einer zweiten Vergleichseinrichtung statt, in denen jeweils eine Frequenzabweichung zwischen dem Empfangstakt und dem Sendetakt erkannt wird und über die einerseits der als Schreibtakt weitergegebene Empfangstakt und andererseits der als Lesetakt weitergegebene Sendetakt jeweils verzögert wird. Gleichzeitig stehen über die Vergleichseinrichtungen entweder eine positive oder eine negative Regelgröße zur Verfügung. Über die Regelgrößen ist die Frequenz des Sendetaktes steuerbar, wobei die positive Regelgröße eine Erhöhung und die negative Regelgröße eine Erniedrigung der Frequenz des Sendetaktes bewirkt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, mehrere ständig eingephaste Synchronstrecken zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Übertragungsstrecke zusammenzuschalten, ohne daß die Übertragungsstrecke neu eingephast werden muß oder daß die Unterschiede der Phasenlagen der Schrittumschläge auf den einzelnen Teilstrecken ausgeregelt werden müssen. Weiterhin ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vorteil verbunden_; daß die Hintereinanderschaltung der Synchronstrecken zu einer Übertragungsstrecke ohne Zeitverlust für Einphasvorgänge auch über Vermittlungsämter, beispielsweise über Wahl- oder Koppelstufen, geschehen kann, wobei sowohl Nummern- als auch Tastaturwahl möglich ist. Eine nach der Erfindung arbeitende Anpassungsschaltung besitzt den Vorteil, daß sie codeunabhängig arbeitet, d. h. daß die Übertragung selbst codetransparent ist, wenn nur sichergestellt ist, daß bei der Übertragung von Dauerkriterien der Synchronlauf der jeweiligen, eine Synchronstrecke beidseitig abschließenden Datenübertragungseinrichtungen erhalten bleibt.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand der Fig. 1 bis 4 gegeben.

Fig. 1 zeigt eine über zwei synchron eingephaste Teilstrecken führende Datenübertragungsstrecke.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer zwischen zwei aufeinanderfolgende Teilstrecken geschaltete Anpassungsschaltung, die gemäß der Erfindung arbeitet.

An Hand der Fig. 3 und 4 wird an einem Impulsdiagramm die Verzögerung des Schreib- und des Le-

setaktes sowie die Wirkung der positiven und der negativen Regelgröße erläutert.

An die in Fig. 1 dargestellte, über zwei synchron eingephaste Teilstrecken TsI und TsI führende Übertragungsstrecke sind die beiden Teilnehmer 71 und Tl mit den ihnen zugeordneten synchron arbeitenden Datenübertragungseinrichtungen DUe bekannter Bauart angeschlossen. Die Zusammenschaltung der beiden Teilstrecken, die beispielsweise Amtsverbindungsleitungen sein können, kann in ei-

!5 nem Vermittlungsamt V geschehen. Auch dort sind zum Anschluß an die erste und die zweite Teilstrecke Datenübertragungseinrichtungen DUe bekannter Bauart vorhanden. Zur Herstellung und Überwachung des Synchronismus zwischen den beiden Teilstrecken TsI und TsI ist die Anpassungsschaltung AnS vorhanden. Würde die Datenübertragungsstrecke über mehr als zwei Teilstrecken führen, so wäre die Anpassungsschaltung auch in den folgenden, in Fig. 1 nicht dargestellten Vermittlungsämtern vor-

handen. Im einzelnen enthält die Anpassungsschaltung AnS, wie in Fig. 2 dargestellt, einen Ein-Bit-Speicher, der vorzugsweise aus den beiden Kippstufen Kl und Kl besteht. Weiterhin sind zwei Vergleichseinrichtungen Vl und Vl, sowie ein Taktgeber TG zur Erzeugung eines eigenen Sendetaktes vorhanden. Die Kippstufe Kl erhält über ihren Informationseingang die über die Teilstrecke TiI ankommenden Datensignale Ne, während die Kippstufe Kl über ihren Informationsausgang die Datensignale TVs ar. die folgende Teilstrecke TsI weitersendet. Den Vergleichseinrichtungen Vl und Vl stehen jeweils sowohl der in der Datenübertragungseinrichtung aus der empfangenen Information abgeleitete Empfangstakt Tl als auch der eigene Sendetakt 73 zur Verfügung. Über den Taktausgang der ersten Vergleichseinrichtung Vl, der mit dem Takteingang der ersten Kippstufe Kl verbunden ist, steht der Schreibtakt Tl zur Verfugung. Über den Taktausgang der zweiten Vergleichseinrichtung Vl, der mit dem Takteingang der Kipp- stufe Kl verbunden ist, steht der Lesetakt TA zur Verfügung. Die zur Regelung des Sendetaktes Γ3 dienenden Regelgrößen Rl und Rl werden von den Vergleichseinrichtungen Vl und Vl abgegeben.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Anpassungsschaltung wird im folgenden auf die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Impulsdiagramme verwiesen. Dort ist in der Zeile 1 jeweils das empfangene Datensignal Ne, in den Zeilen 2,3,4 und 5 sind der Empfangstakt 71, der Schreibtakt Tl, der Sendetakt Γ3 und der Lesetakt 74 dargestellt. In den Zeilen 6 und 7 ist der jeweilige Zustand des Ein-Bit-Speichers, d. h. der Zustand der Kippstufe Kl und Kl dargestellt, wobei der Zustand der Kippstufe Kl gleichzeitig das auszusendende Datensignal Ns darstellt.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 der Fall betrachtet werden, daß die Frequenz des Sendetaktes 73 kleiner ist als die Frequenz des Empfangstaktes 71. Unter Zugrundelegung dieser Voraussetzung kann es vorkommen, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Empfangstakten 71 kein Sendetakt 73 auftritt. In der Fig. 3 beispielsweise steht zwischen den zu den Zeitpunkten /3 und <4 ein-

treffenden Empfangstakten Tl kein Sendetakt 73 zur Verfügung. Im einzelnen bedeutet das, daß das ankommende Datensignal Ne mit dem vom Empfangstakt Π abgeleiteten Schreibtakt 72 zum Zeitpunkt il in die Kippstufe Kl eingeschrieben und mit dem nächsten vom Sendetakt 73 abgeleiteten Lesetakt 74 zum Zeitpunkt ti in die Kippstufe Kl übernommen wird. Mit dem folgenden Schreibtakt Tl kann nun zum Zeitpunkt {3 der nächste Schritt des Datensignals Ne in die Kippstufe Kl eingeschrieben werden. Da aber voraussetzungsgemäß im hier betrachteten Fall die Frequenz des Sendetaktes 73 kleiner ist als die Frequenz des Empfangstaktes 71 würde mit dem zum Zeitpunkt tA eintreffenden folgenden Empfangstakt 71, der normalerweise als Schreibtakt 72 an den Takteingang der Kippstufe Kl weitergegeben wird, jetzt jedoch die mit dem vorhergehenden Takt eingeschriebene Information überschrieben und damit zerstört werden, da bis zum Eintreffen dieses Empfangstaktes kein Sendetakt und damit auch kein Lesetakt 74 zur Verfügung stand. Gemäß der Erfindung wird das in der Vergleichseinrichtung Vl, der dazu der Empfangs- und der Sendetakt zur Verfügung steht, erkannt und der Schreibtakt 72 um eine Zeitdauer At verzögert. Es ist vorteilhaft, die Verzögerungszeit »5 At in Abhängigkeit vom Eintreffen des jeweils folgenden Sendetaktes zu bilden. Trifft beispielsweise der folgende Sendetakt 73 zum Zeitpunkt i5 ein, so kann unmittelbar, nachdem mit dem vom Sendetakt 73 abgeleiteten Lesetakt 74 die Information aus der Kippstufe Kl in die Kippstufe Kl übernommen wurde, der Schreibtakt 72 an den Takteingang der Kippstufe Kl gelangen. Bei der Feststellung einer Frequenzabweichung in der Vergleichseinrichtung Vl wird jedoch nicht nur der Schreibtakt 72 in der beschriebenen Weise verzögert, sondern auch die Regelgröße Rl gebildet und dem Taktgeber TG zugeführt. Die Änderung der Frequenz des Sendetaktes, im hier betrachteten Fall also eine Erhöhung der Frequenz, kann bereits unmittelbar nach Feststellung einer ersten Frequenzabweichung eingeleitet werden. Allerdings ist es zweckmäßig, worauf später hingewiesen wird, den Regelvorgang erst nach mehrmaliger Verzögerung des Schreibtaktes einzuleiten. Beispielsweise wird im Ausführungsbeispiel, wie an Hand des Impulsdiagramms der Fig. 3 erkennbar ist, die Frequenz des vom Taktgeber TG abgegebenen Sendetaktes 73 erst nach einer dreimaligen Verzögerung des Schreibtaktes verändert, d. h. entsprechend dem der Fig. 3 zugrunde gelegten Fall infolge des Einflusses der positiven Regelgröße Rl erhöht, so daß der im ungeregelten Falle zum Zeitpunkt Π auftretende Sendetakt nun bereits zum Zeitpunkt i6 abgegeben wird. Dadurch wird erreicht, daß im weiteren Verlauf wiederum einem Schreibtakt stets ein Lesetakt folgt.

Im Falle einer einmaligen Frequenzänderung, die sich dadurch äußert, daß lediglich ein zusätzlicher Sendetakt eingeblendet wird, dem dann aber wieder Takte mit der ursprünglichen Frequenz folgen, kann sich dieser Vorgang im Verlauf der Übertragung mehrmals wiederholen. Es ist aber auch möglich, nicht nur einen einzigen Takt einzublenden, sondern auch die Frequenz der folgenden Sendetakte zu erhöhen, so daß für den weiteren Verlauf der Übertragung vollkommene Taktsynchronisation zwischen den beiden Teilstrecken 7sl und 7s2 herrscht.

Die beschriebenen Vorgänge laufen in ähnlicher Weise auch dann ab, wenn, wie in Fig. 4 dargestellt.

die Frequenz des Sendetaktes 73 größer ist,, als die des Empfangstaktes 71. In diesem Falle kann es vorkommen, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendetakten kein Empfangstakt auftritt, d. h, daß die mit einem vom Empfangstakt abgeleiteten Schreibtakt in die Kippstufe Kl eingeschriebene Information zweimal ausgelesen wird. In der Fig. 4 findet das zu den Zeitpunkten ti und ti statt. Dieser Fall wird in der Vergleichseinrichtung Vl erkannt. Der zum Zeitpunkt i3 eintreffende Sendetakt 73 wird nicht, wie es normalerweise geschehen würde, unmittelbar als Lesetakt durchgeschaltet, sondern er wird um eine Zeitdauer At, nämlich bis zum Eintreffen des folgenden Empfangstaktes und dem davon abhängigen Einschreiben des Datensignals verzögert. Der Lesevorgang wird also erst nach dem Einschreibevorgang der neuen Information, der mit dem Schreibtakt zum Zeitpunkt /4 stattfindet, eingeleitet. Wie man an Hand des Impulsdiagramms der Fig. 4 erkennt, wird auch hier erst nach der dritten Verzögerung die negative Regelgröße Rl in der Weise wirksam, daß der Taktgenerator TG veranlaßt wird, die Frequenz des Sendetaktes 73 zu verringern. In der Fig. 4 erkennt man die regelnde Wirkung der Regelgröße Rl daran, daß nunmehr der eigentlich zum Zeitpunkt i5 abzugebende Sendetakt 73 erst zum Zeitpunkt i6 erscheint. Für den folgenden Verlauf ist dann wiederum sichergestellt, daß jedem Schreibtakt nur jeweils ein Lesetakt folgt. Auch in diesem Fall kann eine einmalige Taktverlängerung mit oder ohne nachfolgende Veränderung der Sendetaktfrequenz erfolgen. Bei Verfolgung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also vermieden, daß auf Grund von Abweichungen zwischen dem Empfangs- und dem Sendetakt ein Überschreiben der in den Zwischenspeicher eingegebenen Datensignale stattfindet, oder daß eine Information zweimal gelesen wird. Während im ersten Falle die Vergleichseinrichtung Vl aktiv wird, wird im zweiten Falle die Vergleichseinrichtung Vl aktiv. In beiden Fällen stehen eindeutige Kriterien für die Regelung des Sendetaktes 73 zur Verfügung.

Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt wurde, wird beim Ausführungsbeispiel die von der ersten oder zweiten Vergleichseinrichtung an den Taktgeber TG abgegebene positive oder negative Regelgröße Rl oder Rl erst nach einer dreimaligen Verzögerung des Schreib- oder Lesetaktes wirksam. Das hat den Vorteil, daß einmalige Sprünge des Empfangstaktes, die noch keinen endgültigen Schluß auf das Auseinanderlaufen der Takte zulassen, keine Änderung der Frequenz des Sendetaktes bewirken.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist besonders in Netzen vorteilhaft, in denen verschlüsselte Nachrichten übertragen werden. Da nunmehr eine Übertragungsstrecke zwischen zwei Teilnehmern durch die Zusammenschaltung mehrerer Teilstrecken gebildet werden kann, von denen jede eine ständig eingephaste Synchronstrecke darstellt, kann die Forderung nach Sicherheit, die bei der Übertragung von verschlüsselten Nachrichten eine besondere Rolle spielt, ohne weiteres erfüllt werden. So lassen sich beispielsweise in einem Netz mehrere Schlüsselbereiche bilden, ohne dabei die Einschränkung in Kauf nehmen zu müssen, daß jeweils nur die Teilnehmer eines Schlüsselbereiches miteinander in Verkehr treten können.

Auch die mit dem Begriff »Traffic Flow Security« bezeichnete Sicherheitsbestimmung wird bei Anwen-

dung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfüllt. Diese Forderung setzt einen ununterbrochenen Zeichenfluß auf den Übertragungsstrecken voraus. Da bei Verfolgung der Erfindung eine beliebige Anzahl von ständig eingephasten Teilstrecken zusammen-

schaltbar sind, ist auf jeder dieser Teilstrecken die Übertragung von Zeichen im Synchronbetrieb auch dann möglich, wenn sie nicht Bestandteile einer, zur Übertragung von Nachrichten zusammengeschalteten Übertragungsstrecke sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409 684 151

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Datenübertragung in Datennetzen mit Übertragungsstrecken, die durch Zusammenschaltung mehrerer hintereinander geschalteter und jeweils synchron betriebener Teilstrecken gebildet werden, die am Anfang und am Ende jeweils mit einer Sende- und einer Empfangsstelle abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die über eine Teilstrecke ankommenden Datensignale (Ne) in einen Zwischenspeicher (Kl, Kl) einer Anpassungsschaltung (AnS) gelangen, daß die Einspeicherung der Datensignale unter Steuerung eines vom Empfangstakt (71) abgeleiteten Schreibtaktes (Tl) und die Ausspeicherung unter Steuerung eines von einem eigenen Sendetakt ( 73) abgeleiteten Lesetaktes (TA) geschieht, und daß durch einen ständigen Vergleich des Sendetaktes (73) mit dem Empfangstakt (71) sowohl die stete Aufeinanderfolge von Schreib- und Lesetakten gesteuert als auch eine positive oder negative Regelgröße (Al, Rl) für die Frequenz des Sendetaktes (73) gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer ersten Vergleichseinrichtung (Fl) sowohl der Empfangstakt (71) als auch der Sende takt (73) zur Verfügung steht und daß stets dann, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Empfangstakten (71; f3, ftinFig. 3) kein Sendetakt (73) angeboten wird, der über die Vergleichseinrichtung ( Kl) als Schreibtakt (Tl) weitergegebene Empfangstakt mindestens bis zum Eintreffen des folgenden Sendetaktes (73; /5 in Fig. 3) verzögert und über einen zweiten Ausgang der Vergleichseinrichtung (Vl) die positive, die Frequenz des Sendetaktes (73) erhöhende Regelgröße (Rl) abgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer zweiten Vergleichseinrichtung ( Vl) sowohl der Empfangstakt (71) als auch der Sendetakt (73) zur Verfugung steht und daß stets dann, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sendetakten (73; ti, f3 in Fig. 4) kein Empfangstakt (71) angeboten wird, der über die Vergleichseinrichtung (Vl) als Lesetakt (74) weitergegebene Sendetakt mindestens bis zum Eintreffen des folgenden Empfangstaktes (71; tA in Fig. 4) verzögert und über einen zweiten Ausgang der Vergleichseinrichtung ( Vl) die negative, die Frequenz des Sendetaktes (73) verringernde Regelgröße (Rl) abgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die positive oder negative Regelgröße (Al oder Rl) jeweils an den Sendetaktgenerator (7"G) gelangt und daß erst nach mehrmaliger, beispielsweise dreimaliger Verzögerung des Schreib- oder Lesetaktes (Tl oder TA) die Frequenz des Sendetaktes (73) entsprechend erhöht oder erniedrigt wird.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher ein, beispielsweise aus Kippstufen (Kl, Kl) bestehender, Ein-Bit-Speicher ist, dessen Takteingänge mit dem den Schreibtakt (72) liefernden Ausgang der ersten Vergleichseinrichtung (Kl) und mit dem den Lesetakt (TA) üefernden Ausgang der zweiten Vergleichseinrichtung ( Vl) verbunden sind.