DE2146392A1

DE2146392A1 - Anordnung zur synchronisierung in datennetzen mit konzentratoreinrichtungen

Info

Publication number: DE2146392A1
Application number: DE19712146392
Authority: DE
Inventors: Guenther Rozehnal; Hartmut Dipl Ing Wedler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-16
Filing date: 1971-09-16
Publication date: 1973-03-22
Also published as: LU66076A1; BE788893A; FR2153052A1; FR2153052B1; NL7212482A; CH545561A; IT967365B; DE2146392B2; DE2146392C3

Description

SIEMENS AKTIENaESBIISCHAPT München, den 1 6. SEH 197 1 Berlin und München Witteisbacherplatz 2

VPA 71/2157

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Anordnung zur Synchronisierung in Datennetz-en mit Konzentratoreinrichtungen.

Me Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Synchronisierung von über Konzentratoreinrichtungen hintereinandergeschalteten, synchron betriebenen Teilstrecken in Datennetzen mit einem die über eine Teilstrecke ankommenden Datensignale axifnehmenden Zwischenspeicher, wobei die Einspeicherung unter Steuerung eines durch die Bewertung der Schrittumsohläge der ankommenden Datensignale regelbaren Empfangstaktes und die Aus3peicherung unter Steuerung eines regelbaren Sendetaktes erfolgt.

Mit dem Einsatz von Konzentratoreinrichtungen in synchron betriebenen Datennetzen ist es in bestimmten Fällen nicht mehr möglich, die einzelnen taktgebundenen Leitungsabschnitte direkt über das Durchschaltenetzwerk der Konsentratcreinrichtung, da-s in der Regel ein Koppelfeld ist, zusammenzuschalten. Vom Standpunkt der Übertragungstechnik aus betrachtet bedeutet das, daß an der Konzentratoreinrichtung zwei Teilstrecken eines Verbindungsweges zusammentreffen. Da auf den beiden Teilstrecken unterschiedliche Übertragungsverfahren angewendet werden können und darüber hinaus die über eine erste Teilstrecke übertragenen Datensignale aufgrund verschiedener Einflüsse bei der Konzentratoreinrichtung verzerrt empfangen werden, ist es erforderlich, einen Phasen- und einen Frequenzausgleieh, also eine Synchronisationsanpassung durchzuführen.

Ausgehend vom bekannten Stand der Technik, wonach zur Entzerrung am Empfangsort aus den übertragenen Datensignalen ein Empfangstakt abgeleitet vird, ist bereits vorgeschlagen

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worden, diesen Empfangstakt als Sendetakt für die jeweils folgende Teilstrecke zu verwenden und auf diese Weise die Synchronbeziehung zwischen zwei aufeinanderfolgenden unabhängig voneinander eingephasten Teilstrecken herzustellen. Diese sogenannte direkte Taktdurchschaltung ist jedoch dann nicht mehr anwendbar, wenn auf einer Teilstrecke sehr große unregelmäßige Verzerrungen auftreten. Handelt es sich darüber hinaus nicht um eine Stand verbindung, sondern um Verbindungen, die durch das Zusammenschalten verschiedener Teilstrecken hergestellt v/erden, so würde man bei einer Durchschaltung auf einen neuen Verbindungsweg mit im allgemeinen anderer Phasenlage als bei der vorhe- - rigen Verbindung sehr oft einen sehr großen Phasensprung in Kauf nehmen müssen.

Es ist bereits ein Verfahren zur Synchronisierung in Datennetzen mit mehreren hintereinandergeschalteten und synchron betriebenen Teilstrecken vorgeschlagen worden, dessen wesentlicher Gedanke darin besteht, die über eine Teilstrecke ankommenden Datensignale in einen Zwischenspeicher einer Anpassungsschaltung aufzunehmen. Zur Einspeicherung der Datensignale dient dabei ein vom Empfangstakt abgeleiteter Schreibtakt, während die Aufspeicherung unter Steuerung eines von einem Sendetakt abgeleiteten Lesetaktes geschieht. Zur Ableitung einer Regelgröße für den Sendetakt wird dabei ein ständiger Vergleich des Sendetaktes mit dem Empfangstakt vorgenommen.

Auch der im folgenden beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisationsanpassung zu schaffen, die es ermöglicht, synchron betriebene Teilstrecken für die Dauer einer Verbindung hintereinander zu schalten. Um im Hinblick auf die Anschaltung von die Teilstreckenleitungen jeweils abschließenden Datenübertragungseinrichtungen mit unterschiedlichem Synchronisationsverhalten fle-

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xibler zti sein, ist es im besonderen Aufgabe der Erfindung, auch größere Phasenschwankungen auf der Empfangsseite derart auszugleichen, daß nur längerdauernde Frequenzunterschiede zur Korrektur des ansonsten freilaufenden Sendetaktes führen. Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß eine durch den Empfangstakt fortgeschaltete Eingabesteuerung die empfangenen Datensignale bitweise in einen Zwischenspeicher einspeichert, aus dem sie mit einer durch den Sendetakt fortgeschalteten Ausgabesteuerung bitweise ausgegeben werden, daß ein Einspeicherzyklus der Eingabesteuerung in drei Zeitbereiche bestimmter länge derart eingeteilt ist, daß der erste und der zweite Zeitbereich einen in der Mitte liegenden dritten Zeitbereich als Sollbereich begrenzen, daß zur Peststellung des Füllungsgrades des Zwischenspeichers die Stellung der Eingabesteuerung im AbtastZeitpunkt der ersten Zwischenspeicherstelle durch die Ausgabesteuerung in einer an beide Steuerungen angeschalteten Bewertungsschaltung geprüft wird, in der stets dann ein den Sendetakt beschleunigendes oder verzögerndes Steuerkriterium an den Sendetaktgeber gelangt, wenn die Eingabesteuerung zum genannten AbtastZeitpunkt eine Stellung außerhalb des Sollbereiches einnimmt.

In einer Anordnung nach der Erfindung wird demnach der Sendetakt nur insoweit korrigiert, als aufgrund einer langerdauernden Frequenzabweichung zwisehen Empfangsund Sendetakt der Füllungsgrad des Zwischenspeichers einen unzulässig hohen oder unzulässig niedrigen Stand erreicht hat. Über den Ausgang der die Teilstrecken verbindenden Konzentratoreinrichtung werden die Daten entzerrt auf die nachgeschaltete Teilstrecke gesendet. Dabei besteht zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Anpassungsschaltung keine feste Phasensuordnung.

Eine Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen gegeben, in der in

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Pig. 1 die zum "Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten einer Anpassungsschaltung und in

Pig. 2 die Anordnung mehrer Anpassungsschaltungen an einer Konzentratoreinrichtung«

dargestellt sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Anpassungsschaltung APS enthält empfangsseitig eine Bewertungseinrichtung BWe, über die beim Eintreffen eines ersten startpolaren Schrittes der Empfangstaktgeber ETG- über eine Steuerleitung Sta angelassen wird. Eine der Bewertungsschaltung BWe nachgeordnete Kontrollschaltung KSe liefert die beiden Steuerkriterien R1 und R2, die zur Regelung des Empfangstaktes ET aufgrund der Momentanlage der empfangenen Schrittumschläge relativ zum Empfangstakt dienen. Der Zwischenspeicher der Anpassungsschaltung ist mit S, dessen Ein- und Ausgabesteuerung sind mit ES und AS bezeichnet. Sendeseitig ist wiederum eine Bewertungsschaltung BWs mit nachgeordneter Kontrollschaltung KSs sowie ein Sendetaktgeber STG vorhanden. Die Datenempfangsleitung ist mit DE und die Datensendeleitung mit DS bezeichnet.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß am Eingang, d.h. auf der Datenempfangsleitung DE, ein vom Ruhezustandskriterium unterscheidbares, beispielsweise ein startpolares Signal erscheint, das z.B. als negativer Schrittumschlag in der Bewertungsschaltung BV/e erkannt und als Startkriterium über die Steuerleitung Sta an den Empfangstaktgeber ETG übertragen wird. Dieser liefert nunmehr an seinem Ausgang den Empfangstakt ET. Da der Empfangstakt ET die Abtastung der eintreffenden Datensignale jeweils in der Schrittmitte bewirken soll, erscheint der erste Abtastimpuls zur nominellen Schrittmitte des ersten Schrittes. Um die möglicherweise verzerrt ankommenden Datensignale bereits an dieser Stelle zu entzerren, werden die vom Empfangstaktgeber ETG gelieferten

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Abtastimpulse mit den über die Datenempfangsleitung DE ankommenden Schrittumschlägen der empfangenen Zeichen verglichen. Das kann ebenfalls in der Bewertungseinrichtung BWe geschehen. Je nach der Größe der Abweichung der Schrittumschläge vom Schrittraster des Empfangstaktes ET wird über die Kontrollschaltung KSe ein Steuerkriterium RI oder R2 abgegeben, das im Empfangstaktgeber ETG- den Empfangs takt beschleunigt oder verzögert. Unter Steuerung dieses somit auf die Einpfangsdaten synchronisierten Empfangstaktes werden die Daten bitweise in den Zwischenspeicher S eingegeben.

Nach Aufnahme einer bestimmten Anzahl von Bits in den Zwischenspeicher S wird in der Eingabesteuerung ES ein Ereigabesignal PG erzeugt und an die Au&gabesteuerung AS übertragen. Diese wird damit, ausgehend von einer Grundstellung, · die jeweils am Ende einer Datenübertragung vorgenommen wird (über die Steuerleitung RK) für die Ausspeicherung der Daten aus dem Zwischenspeicher freigegeben. Unter Steuerung des vom Sendetaktgeber STG abgegebenen Sendetaktes ST beginnt nunmehr über die Ausgabesteuerung AS die Ausspeicherung der Daten aus dem Zwischenspeicher, die dann über die Datensendeleitung DS auf die weiterführende Teilstrecke gesendet werden.

Zur Regelung des Sendetaktes ST steht der sendeseitigen Bewertungsschaltung B?/s die jeweilige Stellung der Eingabesteuerung ES und der Ausgabesteuerung AS zur Verfügung. Um sowohl eine Abweichung des Sendetaktes zu erkennen als auch eine Regelgröße für die Richtung der Abweichung zur Verfügung zu stellen, ist der Umlaufzyklus der Eingabesteuerung ES in drei Zeitbereiche BI _r BII und BIII eingeteilt, von denen der erste Zeitbereich BI vor und der zweite Zeitbereich BII nach einem Sollbereich BIII angeordnet sind. Unter der Annahme, daß die Ausgabesteuerung AS eine halbe Schrittlänge nach Einspeicherung des zweiten Bits für die Portschaltung des Sendetaktes freigegeben wird und als

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Zwischenspeicher beispielsweise ein Vier-Bit-Speicher vorgesehen ist, sind die der Eingabesteuerung zugewiesenen Zeitbereiche beispielsweise derart über einen Einspeicher-Zyklus verteilt, daß der Zeitbereich BI eine Zeitdauer von 1,5-facher Schrittlänge, der Zeitbereich BIII (Sollbereich) eine Zeitdauer von einer Schrittlänge und der Zeitbereich BII wiederum eine Zeitdauer von 1,5-facher Schrittlänge umfaßt. Bewertet wird dabei, in welchem Zeitbereich sich die Eingabesteuerung ES zum Zeitpunkt der Ausspeicherung aus der Speicherstelle 1 des Zwischenspeichers durch die Ausgabesteuerung AS befindet.

Wenn nach dem Start der Ausgabesteuerung AS aus der Grundstellung der Sendetakt ST und der Empfangstakt ET in ihrer Frequenz übereinstimmen, so bleibt der Grundabstand von etwa zwei Schrittlängen zwischen den Stellungen der Eingabe- und Ausgabesteuerung erhalten, sodaß bei der Abtastung der ersten Speicherstelle 1 des Zwischenspeichers die Eingabesteuerung eine Stellung innerhalb dea Sollbereiches BIII einnimmt. In diesem Falle gibt die Kontrollschaltung KSs kein Steuerkriterium an den Sendetaktgeber STG ab.

Läuft dagegen der Sendetakt ST schneller als der Empfangstakt ET, so wird nach einer gewissen Anzahl von Speicherumläufen die Verschiebung zwischen den Stellungen der Eingabe- und Ausgabesteuerung so klein, daß zum Zeitpunkt der Ausspeicherung aus der ersten Speicherstelle 1 die Stellung der Eingabesteuerung innerhalb des Zeitbereiches Bl liegt. In diesem Falle wird über die Bewertungs schaltung BWs und die Kontrollschaltung KSs ein Steuerkriterium R3 aur einmaligen. Verzögerung des Sendetaktes ST an den Sendetaktgeber STG abgegeben.

Läuft andererseits der Sendetakt ST langsamer als der Empfangstakt ET, so vergrößert sich nach einer gewissen Anzahl von Speicherumläufen der Abstand zwischen den Stellungen der

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Ein- und Ausgabesteuerung soweit,'daß zum Zeitpunkt der Ausspeioherung aus der ersten Speicherstelle 1 die Eingabesteuerung eine Stellung innerhalb des Zeitbereiches.BII einnimmt. In diesem Falle wird ein Steuerkriterium R4 an den Sendetaktgeber STG abgegeben, durch das eine einmalige Beschleunigung des Sendetaktes ST bewirkt wird. Die Vorgänge der Verzögerung bzw. der Beschleunigung des Sendetaktes werden mit den folgenden Umläufen.solange wiederholt, bis der Ausspeicherzeitpunkt für die Speicherstelle 1 in den Sollbereich BIII des EingabesteuerungsZyklus fällt.

Um sowohl bei als auch nach der Kopplung zweier Teilstrekken auf der weiterführenden Leitung keine unzulässig großen Sendeverzerrungen zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Korrekturschaltung KSs so auszubilden, daß jeweils nur kleine Phasensprünge, und diese maximal einmal im Verlauf von acht Schritten, durchgeführt werden. Das kann in der Y/eise geschehen, daß in einer Teilerstufe des Sendetaktgebers STG jeweils ein Teilertakt ausgelassen oder hinzugefügt wird.

Die AnpassungBsehaltung APS ist mit Vorteil als teilzentralisierte Anpassungsschaltung in Datennetzen mit Konzentrator einrichtungen einsetzbar. Das wird anhand von Figur 2 näher erläutert. Dort ist eine Konzentratoreinrichtung K dargestellt, an der auf der linken Seite die dezentralen Teilstreckenleitungen L1 bis Im und auf der rechten Seite die zentralen Teilstreckenleitungen L1 bis Ln angeschlossen sind. Den zentralen Teilstreckenleitungen, die im vorliegenden Fall jeweils mit einem Synchron-Modem als Datenübertragungseinrichtung DUe abgeschlossen sind, sind jeweils die Anpassungsschaltungen APS1 bis APSn zugeordnet, denen über die Datenempfangsleitungen DE1 bis DEn die ankommenden Daten angeboten werden. Der von den Anpassungsschaltungen gelieferte Sendetakt ST1 bis STn steht den Datenübertragungseinrichtungen auf der zentralen Seite zur Verfügung. Die dezen-

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tralen Teilstreckenleitungen 11 bis Lm werden über das Koppelfeld KF der Konzentratoreinrichtung K in beliebiger Weise mit den zentralen Teilstreckenleitungen verbunden.

Wenn auoh die dezentralen Teilstreckenleitungen L1 bis Im mit derartigen Datenübertragungseinrichtungen Due abgeschlossen sind, so müssen auch diese mit einem Sendetakt versorgt werden. Da bei der Durchschaltung einer desentralen zu einer zentralen Leitung über das Koppelfeld KP von Pail zu Fall wechselnde Leitungen imd somit auch jeweils verschiedene Anpassungsschaltungen zusaiamengeschaltet werden und die. Sendetakte ST1 bis STn der Anpassungsschaltungen auf der zentralen Seite im allgeneinen unterschiedliche Phasenlagen zueinander haben, würde sich bei der Durchschaltung eines solchen Sendetaktes zu einer bestimmten Datenübertragungseinrichtung DUe auf der dezentralen Seite im allgemeinen ein Phasensprung unbestimmter Größe ergeben. Da das in der Datenübertragungseinrichtung zu einer unzulässig hohen Verzerrung führen kann, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, im Sendetaktgeber der Anpassungsschaltung neben dem Sendetakt zusätzlich noch einen Zähltakt, dessen Frequenz ein Vielfaches der Sendetaktfrequenz beträgt, zu bilden. Darüberhinaus ist jeder dezentralen Leitung eine Zusatzanpassungsschaltung ZAPS1 bis ZAPSn zugeordnet, der über das Koppelfeld KF einer der zusätzlich gebildeten Zähltakt ZT1 bis ZTn der Anpassungsßohaltungen APS1 bis APSn ztjgeführt wird. Jede Zusatzanpassungsschaltung enthält in wesentlichen den Teil eines öendeiaktgebers, der notwendig ist, um ausgehend von einem empfangenen Zähltakt einen Sendetakt, der in Figur 2 nit ST' bezeichnet ist, zu bilden. Vor der Durcliköpplung zwischen einer zentralen und einer dezentralen Teilstrekhenleitung empfängt eine Zusatzanpassungssehaltun«; den Γ-ühü-1akt einer beliebigen, beispielsweise für dienen Zweck JYmI-f,elugten, Anpassungisnchaltung als Grundtakt. L^Ti1 der Durchschaltung einer bestimmten zentralen xn einer bestiimitni de-

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zentralen Teilstreckenleitung über das Koppelfeld KF wird lediglich eine Umschaltung vom als Grundtakt anliegenden Zähltakt auf einen anderen Zähltakt, nämlich auf den der nunmehr zugeordneten Anpassungsschaltung bewirkt. Yfegen der hohen Zähltaktfrequenz ergibt sich damit lediglich ein kleiner Rastfehler von maximal einer Zähltaktperiodendauer, wodurch sich die Phasenlage des davon abgeleiteten Sendetaktes ST', der in der Zusatzanpassungsschaltung gebildet wird und dessen Frequenz voraussetzungsgemäß kleiner ist, nur um einen kleinen Betrag zulässiger Größe ändert.

Da der Zähltakt ZT, der vom Sendetaktgeber einer Anpassungsschaltung APS1 bis APSn gebildet v/ird, an einer Stelle des Sendetaktteilers ausgekoppelt werden kann, an der die Korrektur der Sendetaktfrequenz bereits wirksam ist, ist sichergestellt, daß auch der durch die Zusatzanpassungsschaltung gebildete Sendetakt ST' von der Anpassungsschaltung in der eingangs beschriebenen Weise entsprechend der Frequenz des Empfangstaktes korrigiert wird. Die Datensendeleitungen DS1bis DSn führen ebenfalls über die Zusatzanpassungsschaltung, sodaß die Daten dort aus der Phasenlage des Sendetaktes ST in die Phasenlage des Sendetaktes ST! gebracht und über die Datensendeleitungen DSΊ bis DS'm dem angeschlossenen dezentralen Synchron-IIodem zugeführt werden, der sie mit dem Sendetakt ST¹ übernimmt_o

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patent an _s p r il c h e

Anordnung zur Synchronisierung von über Konzentratoreinrichtungen hintereinandergeschalteten, synchron betriebenen Teilstrecken in Datennetzen mit einer Anpassungsschaltung, in der ein Zwischenspeicher die über eine Teilstrecke ankommenden Datensignale aufnimmt, wobei die Einspeicherung der.Datensignale unter Steuerung eines durch die Bewertung der Schrittumschläge der ankommenden Datensignale regelbaren Empfangstaktes und die Ausspeicherung unter Steuerung eines regelbaren Sendetaktes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch den Empfangstakt fortgeschaltete Eingabesteuerung (ES) die empfangenen Datensignale bitweise in einen Zwischenspeicher (ZS) einspeichert, aus dem sie mit einer durch den Sendetakt fortgeschalteten Ausgabesteuerung (AS) bitweise ausgegeben werden, daß ein Einspeicherzyklus der Eingabesteuerung in drei Zeitbereiche bestimmter Länge derart eingeteilt ist, daß der erste und der zweite Zeitbereich (BI, BII) einen in der Mitte liegenden dritten Zeitbereich (BIII) als Sollbereich begrenzen, daß zur Feststellung des Püllungsgrades des Zwischenspeichers (ZS) die Stellung der Eingabesteuerung (ES) im Abtast Zeitpunkt der ersten Zwischenspeicherstelle durch die Ausgabesteuerung in einer an beide Steuerungen (ES, AS) angeschalteten Bewertungsschaltung (BWS) geprüft wird, in der stets dann ein den Sendetakt beschleunigendes oder verzögerndes Steuerkriterium (R3, R4) an den Sendetaktgeber (STG) gelangt, wenn die Eingabesteuerung (ES) zum genannten AbtastZeitpunkt eine Stellung außerhalb des Sollbereiches (BIII) einnimmt.
2. Anordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß jeder an der Konzentratoreinrichtung (K in Fig. 2) angeschlossenen zentralen Teilstreckenleitung (L1 bis In) eine Anpassungsschaltung (APS bis APSn) und jeder dezentralen Teilstreckenleitung (Ll bis Lm) eine Zusatzanpassungsschaltung (ZAPSI bis ZAPSn) zugeordnet ist,

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daß im Sendetaktge"ber (SiG) jeder Anpassungsschaltung (APS1 bis APSn) neben dem Sendetakt (ST1 bis STn) noch ein Zähltakt (ZT1 bis ZTn) mit einer gegenüber dem Sendetakt höheren Frequenz erzeugt wird und daß vor einer Zusammenschaltung zwischen einer zentralen und einer dezentralen Teilstreckenleitung der Zähltakt einer beliebigen Anpassungsschaltung als Grundtakt an alle Zusatzanpassungsschaltungen (ZAPS1 bis ZAPSm) angeschaltet ist.

Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zuordnung und Durchkopplung (über KP) zwischen einer zentralen und einer dezentralen Teilstreckenleitung der Zähltakt der beliebigen Anpassungsschaltung abgeschaltet und der Zähltakt der der angekoppelten zentralen Teilstreckenleitxmg zugeordneten Anpassungsschaltung angeschaltet wird.

Anordnung nach Anspruch 2 und 3_S dadurch gekennzeichne t , daß die Zusatzanpassungsschaltung (ZAPS1 bis ZAPSm) einen Sendetaktgeber enthält, der unter Steuerung des empfangenen Zähltaktes einen Sendetakt (ST¹) für die den dezentralen Teilstreckenleitungen (L1 bis Lm) zugeordneten Datenübertragurigseinrichtungen (DUe) erzeugt.

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