DE2743252A1

DE2743252A1 - Verfahren zur synchronisierung von in vermittlungsstellen eines fernmeldenetzes vorgesehenen amtstaktgebern

Info

Publication number: DE2743252A1
Application number: DE19772743252
Authority: DE
Inventors: Max Dipl Ing Schlichte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1977-09-26
Publication date: 1979-04-05
Also published as: US4270211A; HU179587B; BE870770A; FR2404366A1; SE7810048L; GB2005497B; NL7806970A; ZA785181B; GB2005497A; IT1099156B; CH632114A5; IT7828028A0

Description

SIEJiENS AKTIENGESELLSCHAPT Unser Zeichen

Berlin und München , 2 VPA 77 P 6 19 8 BRD

Verfahren zur Synchronisierung von in Vermittlungsstellen eines Pemmeldenetzes vorgesehenen Amtstaktgebern.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisierung von in Vermittlungsstellen eines Pernmeldenetzes, insbesondere PCM-Pernmeldenetzes vorgesehenen nächstimmbaren, die 'Taktimpulse für die Vermittlungsvorgänge liefernden Amtstaktgebern durch einen zentralen Taktgeber.

Eine solche Synchronisierung, die auch als Liaster-Slave-Verfahren bezeichnet wird, ist erforderlich, um ein einwandfreies Durchschalten in den Vermittlungsstellen zu gewährleisten, da der Bittakt, der auf einer bei einer Vermittlungsstelle ankommenden Zeitmultiplexleitung herrscht, ja nicht von vornherein mit dem vom Amtstaktgenerator der Vermittlungsstelle bestimmten Bittakt, der den Vermittlungsvorgängen zugrunde liegt, übereinstimmt. Darüber hinaus sind auf den Übertragungsstrecken entstehende kleine Phasenschwankungen (sogenannte Jitter) zu beseitigen und in PCM-Pernmeldenetzen ist darüber hinaus, damit alle Zeitkanäle gleicher Ordnungsnummer innerhalb des jeweiligen Puls rahmens in ankommender und abgehender Richtung untereinander zeitlich zusammenfallen,ein sogenannter Pulsrahmenausgleich vorzunehmen. Auf die beiden letztgenannten Ausgleichsvorgänge wird hier jedoch nicht näher eingegangen.

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Das erwähnte Master-Slave-Verfahren erfordert einen zentralen Taktgeber hoher Genauigkeit. Bei intaktem Netz entstehen bei dieser Synchronesierungsart keine Informationsverluste. Um Informationsverluste bei Ausfall des zentralen Taktgebers zu vermeiden bzw. klein zu halten, muß entweder eine Ersatzschaltemöglichkeit für den zentralen Taktgeber vorhanden sein oder aber es müssen die synchronisierten Taktgeber der Vermittlungsstellen eine so große Genauigkeit haben, daß eine unzulässige Abweichung von der ursprünglichen Sollfrequenz erst nach hinreichend langer Betriebsdauer zu befürchten ist.

Neben den Master-Slave-Verfahren sind noch zwei grundsätzlich andere Verfahren bekannt, die die Voraussetzungen für eine zeitrichtige Verarbeitung der zu vermittelnden Informationen schaffen. So kann das gesamte Netz asynchron betrieben werden, was bedeutet, daß die einzelnen Taktgeber voneinander unabhängig arbeiten, jedoch jeweils eine hohe Frequenzgenauigkeit aufweisen und damit nur geringfügig in der von ihnen gelieferten Frequenz abweichen. Ein Pufferspeicher am Eingang der Vermittlungsstellen sorgt dann für einen Ausgleich der Phasenunterschiede zwischen dem Takt auf der ankommenden Zeitmultiplexleitung und dem betreffenden Amtstakt. Je nach Größe und Richtung der Phasenabweichung muß wegen der begrenzten Speicherkapazität solcher Pufferspeicher dann jedcrch gelegentlich der gesamte Speicherinhalt unterdrückt bzw. ein zweites Mal ausgelesen werden, was in beiden Pällen einen sogenannten Schlupfverlust mit sich bringt. Solche Schlupfverluste sind im übrigen auch vorhanden, wenn beim Master-Slave-Verfahren der zentrale Taktgeber ausfällt und ein Ersatztaktgeber fehlt.

Die andere der angedeuteten grundsätzlichen Möglichkeiten stellt das sogenannte Phasenmittelungsverfahren dar. In diesem Falle sind die Taktgeber der einzelnen Vermittlungsstellen gleichberechtigt und synchronisieren sich gegenseitig. Es

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bildet sich dann eine einheitliche Netzfrequenz heraus, die etwa dem Mittelwert aller Eigenfrequenzen entspricht. Innerhalb des intakten Netzes treten SchlupfVerluste nicht auf, Störungen können jedoch die Stabilität des gesamten Netzes beeinträchtigen. Man ist daher dazu übergegangen, größere Netze zu unterteilen, wobei die einzelnen Netzteile unter sich dann wieder asynchron arbeiten, so daß bei den Übergängen die für das Asynchronverfahren typischen Schlupfverluste auftreten können. Um solche Schlupfverluste klein zu halten müssen also auch beim Phasenmittelungsverfahren die Taktgeneratoren eine hohe Genauigkeit aufweisen. Sie liegt zwischen der für das Asynchronnetz zu fordernden Genauigkeit von ungefähr 10" und der für das Master-Slave-Verfahren zu fordernden Genauigkeit von 10 . Solche Genauigkeiten sind jedoch in jedem Falle nur durch auf Atomnormalen basierende Taktgeber zu realisieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Synchronisierverfahren anzugeben, das bei gleichgeringer Verlustrate mit Taktgebern geringerer Güte auskommt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art, also einem Master-Slave-Verfahren,dadurch gelöst, daß die Amtstaktgeber der Vermittlungsstellen jeweils dann, wenn eine vorgegebene Phasenabweichung zwischen dem durch den zentralen Taktgeber festgelegten Pulsrahmen und dem durch sie festgelegten Amtspulsrahmen überschritten und wenn die ordnungsgemäße Weitergabe des den Pulsrahmen des zentralen Taktgebers kennzeichnenden Kriteriums festgestellt ist, solange durch Anlegen der maximalen Nachstimmspannung in ihrer Taktfrequenz verändert werden, bis die Phasenabweichung beseitigt ist, daß daran anschließend die Zeit vom Erreichen der solcherart eingestellten Phasengleichheit bis zum erneuten Überschreiten der maximal zulässigen Phasenabweichung bestimmt wird, und daß die sich daraus ergebende Verstimmungsgröße für den betreffenden Amtstaktgeber gespeichert und, sofern sie einen vorgegebenen

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Wert überschritten hat, wirksam geschaltet wird und solange angeschaltet bleibt bis eine nachfolgend unter denselben Bedingungen ermittelte Nachstimmspannung sie ersetzt.

Im Gegensatz zum üblichen Master-Slave-Verfahren erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren die Synchronisierung nicht kontinuierlich, sondern jeweils nur dann, wenn die Abweichung von den durch den übergeordneten Taktgeber festgelegten Zeitverhältnissen eine vorgegebene Grenze überschritten hat und dann in der angegebenen kombinierten Phasen-Frequenzkorrektur. Wie noch gezeigt werden wird, sind die Genauigkeitsanforderungen an die synchronisierten Taktgeber der Vermittlungsstellen wesentlich geringer als bei den vorstehend erwähnten bekannten Synchronisierverfahren.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Fernmeldenetz mit hierarchischer Anordnung der Vermittlungsstellen jeweils nach abgeschlossener Phasenkorrektur und gegebenenfalls sich anschließender Frequenzkorrektur zur Kennzeichnung der ordnungsgemäßen Weitergabe des den Pulsrahmen des zentralen Taktgebers dienenden Pulsrahmenkennungswortes ein Erkennungsbit in das jeweils zwischen zwei solcher Pulsrahmenkennungsworten übertragene Meldewort eingeblendet und an nachgeordnete Vermittlungsstellen gesendet. Damit ist gewährleistet, daß bei einer nachgeordneten Vermittlungsstelle nur solche Pulsrahmenkennungsworte zum Zwecke einer Korrektur ausgewertet werden, die von einer vorgeordneten Vermittlungsstelle aus nach der Korrektur des dortigen Taktgebers ausgesendet worden sind.

Die logischen Verknüpfungen, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich sind, können zweckmäßigerweise vom zentralen Steuerwerk dieser Vermittlungsstelle übernommen werden.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf zwei Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein bestimmtes in diesem Zusammenhang interessierende Zeitverhältnisse bei einer Vermittlungsstelle veranschaulichendes Diagramm und

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Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild der Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im Zusammenhang mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist jede der Vermittlungsstellen mit zu synchronisierendem Taktgeber T, wie Figur 2 zeigt, eine Erkennungseinrichtung Ee auf, die aus dem Meldewort, das bei hier vorausgesetztem hierarchischen Fernmeldenetz jeweils zwischen zwei Pulsrahmenkennungsworten von einer vorgeordneten Vermittlungsstelle her gesendet wird, ein Signal S ableitet.

Dieses Signal wird einer Phasenvergleicherschaltung Vg zugeführt und dort zur Abtastung einer Spannung herangezogen, die dem Phasenvergleicher VG vom Taktgeber T her zugeführt wird und von der durch diesen erzeugten Taktimpulsfolge abgeleitet ist. Der Taktgeber T weist einen Impulsgenerator Q, der hier lediglich ein Quarzgenerator zu sein braucht, sowie nicht weiter dargestellte Untersetzerstufen auf. Das durch den Phasenvergleicher Vg festgestellte der Differenz zwischen der Phase auf der ankommenden Übertragungsstrecke und der Amtstaktpulsphase entsprechende Signal wird zur weiteren Auswertung dem zentralen Steuerwerk ZSt zugeführt, das in Form eines Mikroprozessors realisiert sein kann.

Wenn der Phasenvergleich ergibt, daß eine Phasenabweichung vorliegt, die die vorgegebene Grenze von beispielsweise +1 Bit überschreitet, dann wird vom zentralen Steuerwerk ZSt je nach der Richtung der Phasenabweichung einer der Verstimmsehalter +V oder -V aktiviert und damit an den Quarzgenerator Q solange eine maximale Nachstimmspannung der einen oder anderen Polarität angelegt, bis die Phasenabweichung beseitigt ist, was wiederum durch den Phasenvergleicher Vg festgestellt wird. Dieser Vorgang findet, wie die Figur 1 zeigt, während der Zeitspanne A1 statt.

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Im Anschluß an die Zeitspanne A1 wird die Zeitspanne B1 festgestellt, die von dem Erreichen der solcherart eingestellten Phasengleichheit bis zum erneuten Überschreiten der maximal zulässigen Phasenabweichung dauert.

Diese Zeitspanne t = B1 steht zu der mittleren Frequenzabweichung f im Verhältnis

wobei mit f die augenblickliche Frequenz des Quarzoszillators Q und mit 4t die die maximal zulässige Phasenverschiebung kennzeichnende Zeitverschiebung bezeichnet ist. Diese Zeitverschiebung beträgt, wie schon angedeutet, beispielsweise eine Bitbreite und damit unter Zugrundelegung des PCM-Systems 30/32 488 nsec. Die zur Kompensation der mittleren Frequenzabweichung erforderliche Stellgrößenänderung k beträgt dann

f
- — ,

wobei mit S die Regelsteilheit des Taktgebers T gemeint ist.

Diese durch das zentrale Steuerwerk ermittelte Stellgrößenänderung wird als Binärwert einem Stellgrößenspeicher SR zugeführt und gespeichert, sowie nach Decodierung durch den Decoder Dec in eine analoge Nachstimmspannung umgewandelt. Wenn die Zeit im Anschluß an die Phasenkorrektur bis zum erneuten Überschreiten der vorgegebenen Grenze für die Phasenabweichung einen bestimmten Wert überschritten hat, unterbleibt eine Frequenzkorrektur, ansonsten wird die analoge Nachstimmspannung wirksam geschaltet, so daß am Quarzgenerator Q nunmehr eine entsprechend geänderte Stellgröße anliegt, wie dies in ^Figur 1 im Anschluß an die Zeitspanne B1 angenommen ist. Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich fortdauernd. In Figur 1 ist dabei angenommen, daß im Anschluß an die Phasenkorrektureitspanne A2 bis zum erneuten Erreichen der Phasengrenze eine Zeitspanne B2 vergeht, die größer ist als die vorgegebene Zeitgrenze, so daß in diesem Falle die vom zentralen Steuerwerk ermittelte Nachstimmspannung nicht wirksam geschaltet wird, der Quarzgenerator Q also Impule mit einer

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der zuletzt ermittelten und wirksam geschalteten Nächstimmgröße entsprechenden Frequenz liefert. Erst wenn eine nachfolgende Zeitmessung eine kürzere Zeitspanne B ergibt, wird diese Nachstimmgröße durch die nunmehr gespeicherte Nachstimmgröße ersetzt.

In Fig.1 ist auch angedeutet, daß dann, wenn die Zeitspannen B einen mittleren Zeitwert tm überschreiten, ein Erkennungsbit in die Meldewörter eingeblendet wird, die zu nachgeordneten Vermittlungsstellen gesendet werden, wozu die Einrichtungen Es gemäß Figur 1 dienen.

Die Größe der erwähnten Zeitspanne hängt von der Genauigkeit der verwendeten Quarzgeneratoren und von der vorgegebenen Phasenabweichungsgrenze bzw. von den zulässigen Schlupfverlusten ab.

Wenn man ein hierarchisch aufgebautes Fernmeldenetz annimmt, bei dem das Kriterium, das den durch den Mastertaktgeber festgelegten Pulsrahmen bestimmt jeweils nach einer dementsprechenden Frequenzkorrektur weitergegeben wird, und wenn man annimmt, daß eine Verbindung durchschnittlich N solcher Vermittlungsstellen durchläuft und dabei die Frequenzabweichungen von einem gemeinsamen Mittelwert fm innerhalb des Bereiches +Δfmax in gleichem Maße auf die Vermittlungsstellen verteilt sind, dann

erhält man als Mittelwert für die Schlupfrate - , 2(N-D- fmax
^{I3X =} 3fm-Tp

wobei Tp die Pufferzeit des am Eingang der Vermittlungsstellen jeweils angeordneten Pufferspeichers ist. Mit einer Pufferzeit von Tp = 125/üs (1 Pulsrahmenperiode) und N = 5) ergibt sich fsl = 21,3 * 10³

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Läßt man im Mittel gerade einen Schlupf Je 24 Stunden, d.h. den Verlust des Inhalts eines Pufferspeichers zu, wobei vorausgesetzt ist, daß innerhalb dieser Zeit die Ursache für die Unterbrechung der ordnungsgemäßen Weitergabe des vom Mastertaktgeber erzeugten Synchronisationskriteriums beseitigt ist, so muß für die Quarzoszillatoren der einzelnen Vermittlungsstellen eine 24 Stunden andauernde Stabilität von

24 h = O.54-1O"⁹

gefordert werden. Zur Verfügung stehende Quarzoszillatoren mit einer 24 h-Stabilität von 1*10" erfüllen diese Forderungen. Wenn nun die Zeitspanne, deren Länge unterschritten sein muß, damit beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Frequenzkorrektur stattfindet, kleiner gewählt wird, als die unter Voraussetzung eines Quarzoszillators der vorerwähnten Güte höchstens verstreichenden Zeit zwischen dem Zustand der Phasengleichheit zwischen der Phase des zentralen Taktgebers und des betreffenden Amtstaktgebers und dem erneuten Erreichen der vorgegebenen Phasenabweichung von hier + 1 Bit, dann ist gewährleistet, daß immer die vorausgesetzte Grenze für die Schlupfrate eingehalten wird, auch wenn der Quarzoszillator durch Alterung von seinem ursprünglichen Verhalten abweicht.

3 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

ί1)/Verfahren zur Synchronisierung von in Vermittlungsstellen eines Fernmeldenetzes, insbesondere PCM-Fernmeldenetzes vorgesehenen nachstimmbaren, die Taktimpulse für die Vermittlungsvorgänge liefernden Amtstaktgebern durch einen zentralen Taktgeber, dadurch gekennzeichnet, daß die Amtstaktgeber der Vermittlungsstellen jeweils dann wenn eine vorgegebene Phasenabweichung zwischen dem durch den zentralen Taktgeber festgelegten Pulsrahmen und dem durch sie festgelegten Amtspulsrahmen übers chritten und wenn die ordnungsgemäße Weitergabe des den Pulsrahmen des zentralen Taktgebers kennzeichnenden Kriteriums festgestellt ist, solange durch Anlegen der maximalen Nachstimmspannung in ihrer Taktfrequenz verändert werden, bis die Phasenabweichung beseitigt ist, daß daran anschließend die Zeit vom Erreichen der solcherart eingestellten Phasengleichheit bis zum erneuten Überschreiten der maximal zulässigen Phasenabweichung bestimmt wird, und daß die sich daraus ergebende Nachstimmgröße für den betreffenden Amtstaktgeber gespeichert und, sofern sie einen vorgegebenen Wert überschritten hat, wirksam geschaltet wird und solange angeschaltet bleibt, bis eine nachfolgend unter denselben Bedingungen ermittelte Nachstimmgröße sie ersetzt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Fernmeldenetz mit hierarchischer Anordnung der Vermittlungsstellen jeweils nach abgeschlossener Phasenkorrektur und gegebenenfalls sich anschließender Frequenzkorrektur zur Kennzeichnung der ordnungsgemäßen Weitergabe des den Pulsrahmen des zentralen Taktgebers dienenden Pulsrahmenkennungswortes ein Erkennungsbit in das jeweils zwischen zwei solcher Pulsrahmenkennungsworte übertragene Meldewort eingeblendet und nach nachgeordnete Vermittlungsstellen gesendet wird.

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ORIGINAL INSPECTED

•a·
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu seiner Durchführung erforderlichen logischen Verknüpfungen durch das zentrale Steuerwerk der jeweils betroffenen Vermittlungsstelle durchgeführt werden.

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