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Verzehren und Schaltungsanordnung zum Ableiten und fort-
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laufehden Überwachen von Synchronisierkriterien Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ableiten und fortlaufenden
überwachen von im Bitstrom empfangener Zeitmultiplexrahmen enthaltenen, periodisch
wiederkehrenden und für den Zugriff auf das Zeitmultiplex-Übertragungssystem benötigten
Synchronisierkriterien, die mindestens aus einem jeweils einmal pro Zeitranmen erscheinenden
Rahmensynchronisierzeichen mit einem spezifischen Bitmuster bestehen.
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Aus dem in der "ntz Bd 30/1977/Heft 10, Seite 799" genannten Manuskript
(Fine Zeitplatzorganisation für ein digitales Breltband-Nachrichten-Netz) ist es
bekannt, einen Zeitrahmen in eine größere Anzahl von Zeitplätzen zu unterteilen
und diese nach einem besonderen Schema zu ordnen.
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Ein Zeitplatz enthält eine kleinste zeitlich zusammenhängende Bitmenge,
die einem Teilnehmer für die infragekommenden Dienste zugeordnet wird. Die einzelnen
Zeitplätze müssen dementsprechend an jeder auf das übertragungssystem zugreifenden
Stelle im Netz auffindbar sein, d.h. eine feste Relation zu einer Bezugsgröße des
Rahmens aufweisen, auf die
sich diese Stellen im Netz synch@onisieren
können. Dieses Synchronisierkriterium ist dabei das sogenannte Rahmensynchronisierzeichen,
das jeweils einmal pro Zeitrahmen erscheint, die Länge eines Zeitplatzes aufweist
und damit erlabt, jedem folgenden Zeitplatz im Zeitrahmen eine eigene Ordnungsnummer
zuzuweisen. Das Rahmensynchronisierzeichen erscheint deuge:näß im ersten Zeitplatz
jedes Rahmens imd muß als solches gut erkennbar und möglichst unverwechselbar sein.
Bei der a. a. 0. beschriebenen Breitband-Naclirichten-Netz wird ein Zeitrahmen in
4096 Zeitplätze, gegebenenfalls in 2048 Zeitplätze unterteilt, so daß das Rahmensynchronisierzeichen
verhältnismäßig selten erscheint. Auch aus anderen Gründen, z.B. um erkennen zu
können, ob ein Zeitplatz Nachrichten enthält oder nicht, werden in jedem Zeitplatz
entsprechende Kriterien vorgesehen, die insbesondere bei den oben erwähnten sehr
langen Zeitrahmen mit zur Synchronisation verwendet werden können.
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Von diesem Prinzip wird bei der aus der DE-OF 23 51 478 bekannten
Rahmensynchroni sierung in einem Zeitmultiplexübertragungssystem ausgegangen, bei
der zur Synchronisation der Taktzentrale eines Empfängers auf die Taktzentrale eines
Senders sendeseitig in den Rahmen zusätzlich zum Rahmensync-Wort und den in den
Zeitschlitzen enthaltenen Nachrichtenblöcken äquidistante Stützimpulse eingefügt
und übe.rtragen werden, auf die sich die Empfänger zuerst synchronisieren und daraus
einen Zeitschlitzsynchronismus mit der empfangenen Nachrichtenfolge herleiten. Anschließend
werden die Rahmen zeitschlitzweise nach dem Rahmensync-
Wort abgesucht.
Der Synchronismus gilt dann als erreicht, w@nn das Rabme@sync-Wert vom betreffenden
Hmpänger p-mal in ununterbroch@uer Reihenfolge jeweils im Abstand eines Rahmens
erkannt wurde.
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Durch Laufzeitänderungen im System und insbesondere durch Abschaltungen
einzelner Empfänger, Systemkomponenten oder auch ganzer Netzzweige ergibt sich die
Notwendigkeit, Neusynchroni s: tionen möglichst schnell, d. d. h. während der Dauer
einiger welliger Rahmenlängen durchzuführen.
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Mit ähnlichen Problemen bezüglich der Häufigkeit von Synchronisierungsvorgävorgängen
hat man es bei Satellitenübertragungssystemen n zu tun. Dabei müssen z.B. empfangsseitig
Bursts auf Grund von BEzugsmarken ausgewertet werden, die in den empfangenen Bursts
enthalten sind. Da diese Bursts, die von einer Erdefunkstelle in aufeinanderfolgenden
Rahmen aus cjesendet werden, wegen senderseitiger Regelvorgänge nich+ immer äquidistant
aufeinanderfolgen, müssen die Burstanfänge in jedem Rahmen neu bestimmt werden.
Dabei wird von der Methode der Zeitfenstertechnik Gebrauch gemacht, d. h. , man
wertet empfangene Rahmen nur dort hinsichtlich der Ableitung von Burstbeginnkennzeichen
aus, wo derartige Kennzeichen aufgrund der Periodizität, mit der die Burstfolgen
empfangen werden, auch tatsächlich zu erwarten sind.
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Als schaltungstechnische Lösung zur Ableitung von Burstbeginn] ennzeichen
mit Fehlertolerierung und einem schwungradcjesteuertcn Zeitfenster ist es bekannt
(s."FREQUENZ" 1971, Heft 10, Seiten 311/312), einen Korrelator so auszulegen, daß
an einem ersten Ausgang jeweils dann ein Im-Puls abgegeben wird, wenn sowohl das
den Burstbeginn
darstellende Codezeichen als auch der nachfolgcnde
Adreßcode unverfälscht empfangen werden. An eihem zweiten Ausgang wird jeweils dann
ein Impuls abgegeben, wenn ein Codezeichen empfangen wird, das vom Burstbeginncodezeichen
um bis zu vier Codeelemente abweichen kann. Die von diesem Ausgang abgegebenen Impulse
werden einer Torschaltung zugeführt, deren Durchlaßfrequenz, Durchlaßphase und Durchlaßzeit
vom Schwungrad gesteuert wird. Mittels einer weiteren Torschaltung wird gewährleistet,
daß im stationären Fall die vom ersten Ausgang des Korrelators gelieferten Impulse
nur dann als Synchronisierimpulse wirksam werden, wenn sie während der Durchlaßphase
auftreten. Eine Fehlerzählschaltung bewirkt, daß entweder durch ständiges Öffnen
einer weiteren Torschaltung ein Synchronisiervorgang eingeleitet oder die öffnungszeit
wieder auf den ursprünglichen Wert verringert wird.
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Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, daß in Zeitmultiplex-Nachrichtensysremen
Abweichungen vom Synchronismus sowohl beim Ein- bzw. Wiedereinschalten als auch
während des Betriebes auftreten können und auch mit störungen zu rechnen ist, die
durch eine Verfälschung der ausgesendeten Synchronisierkriterien während der Übertragung
entstehen oder auch dadurch, daß an sich richtige Zeichen nur nicht richtig erkannt
werden. In alren-solchen Fällen ist dafür zu sorgen, daß der Synchronismus schnellstmöglich
hergestellt, wieder hergestellt oder bestätigt wird, um sowohl Störungen beim Empfang
als auch insbesondere beim Aussenden so gering wie möglich zu halten oder vollkommen
auszuschließen. Andererseits soll herrschender Synchronis-INBUS aber bei Ereignissen,
die einen Asynchronismus
nur vertäuschen, nicht sofort aufgegeben
werden, d.h. es ist ein sinnvoller Kompromiß zu suchen, der die Forderungen nach
einer schnellen Synchronisierung, einer eheren Synchrone sierung, einem sichereìl
Halten des Synchronismus, einem schnellen Erkennen von und schnellem Re aqieren
auf Synchronismusstörungen oder -vortäuschungen sowie einem dafür möglichst geringem
Schaltungsaufwand, die teilw^i.se in gegenseitigem Widerspruch stehen, zu erfüllen
vermag.
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Gemäß der Erfindung werden dazu in Intervallen von 1 Bit-Dauer die
sich mit dem herrschenden Bittakt verändernden, aus den empfangenen seriellen Daten
gebildeten Bitmuster von der Länge des Rahmensynchronisierzeichens als Verbund mit
dem spezifischen Bitmuster des Rahmensynchronisierzeichens verglichen; bei deren
übereinstimmung wird ein Signal abgegeben, mit dem eine mit der Periodiziät des
Zeitrahmens laufende Schwungradschaltung dann getriggert wird, wenn dieses Signal
innerhalb eines von einer Zeitfensterschaltung freigegebenen Zeitraumes erscheint,
wobei die Zeitpunkte des öffnens und des Schließens des Zeitfensters unter Berücksichtigung
des Verhältnisses von mindestens zwei. die Stabilität bzw. Sicherheit des Synchronismus
charakterisierenden Ereignissen bestimmt werden.
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Völliger Synchronismus kann in jedem Falle dann und nur dann unterstellt
werden, wenn ein Rahmensynchronisierzeichen vorlag und richtig erkannt wurde. Da
alle im Bitstrom enthaltenen Muster von der Länge des Rahmensynchronisierzeichens,
unabhängig von ihrer Lage in Bezug auf die
Grenzen eines Zeitplatzes,
geprüft werden, kann insoweit kein Rahmensynchronisierzeichen unberücksichtigt bleiben.
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Der Synchronismus kann deshalb schnell erreicht werdeii Die Gefahr,
auch Bitmuster, die mit dem spezifischen Bitus er des Rahmensynchronisierzeichens
zufällig übereinstimment als echtes Synchronisierkriterium anzusehen, ist jedoch
ohne praktische Bedeiltung, weil bei geeigneter Wahl des Bitnustes, z.B. als Pseudo-Random-bzw,
als pseudo-Noise-Folge die Wahrscheinlichkeit einer Imitation sehr gering ist. Wie
weiter unten noch erläutert wird, verringert sich die Wahrscheinlichkeit für Imitationen
noch dadurch, daß das spezifische Bitmuster des Rahmensynchronisierzeichens einen
fest vereinbarten Platz innerhalb des Rahmens sowie auch innerhalb eines Zeitplatzes
einnimmt.
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Der schnelle Vergleich der einlaufenden Bitmuster mit dem spezifischen
Bitmuster des Rahmensynchronisierzeichens findet in Intervallen von 1 Bit Dcuer
statt. Nur wenn beide, das während der Dauer von 1 Bit im Bitstrom vorliegende Muster
von der Länge des Rahmensynchronisierzeichens und das spezifische Bitmuster des
vereinbarten Rahmensynchronisierzeichens übereinstimmen, wird ein Signal abgegeben.
Solche Signale stellen Ereignisse dar, die je nach dem Zeitpunkt, zu dem sie auftraten
oder nicht, eine Aussage bezüglich der Stabilität des Synchronismus oder des Auftretens
von Störungen oder Imitationen zulassen. Es wird dashalb registriert und zusairanen
mitanderen, d.h. zu anderen Zeitpunkten auftretenden oder im gleichen Zeitpunkt
aufgrund
einer andere Synchronisierkriterien berücksichtigenden Ma@nabme auft@etenden Freignissen
ausgewertet. Abtängig vom jeweiligen Synchronitätszustand zwischen e@pfangenen Zeitrahmen
und Schwungradlauf, also z.l,. z. während einer Neusynehronisation oder während
des synchronen Betriebsablaufs, wird der Schwungradlauf durch Triggerung mit dem
besagten Signal auf den empfangenen Zeitrahmen synchronisiert, also auf Rahmenanfang
gesetzt, oder nicht. Hierfür dient das Zeitfenster, dessen Öffnungsphase und -dauer
veränderbar ist und bei einer Neusynchronisation ein solches Signal zur Schwungradschaltung
gelangen läßt, auch wenn es aufgrund einer Imitation entstanden sein sollte. Beim
synchronen Betriebsablauf hingegen wird zu dem Zeitpunkt, zu dem das Rahmen synchronisierzeichen
exakt erwartet wird, nur eine Verfälschung des Rahmensynchronisierzeichens dazu
führen, daß dieses Signal ausbleibt. Auch diese Gefahr ist von äußerst geringer
praktischer Bedeutung, so daß beim Zeitfenster die Zeitpunkte des öffnens und des
Schließens eng @eieinander und kurz vor bzw. kurz nach dem erwarteten Zeitpunkt
liegen können. Auf diese Weise wird also während des synchronen Betriebsablaufs
eine vorliegende oder fehlende Ereignismeldung, z.B. aufgrund einer Verfälschung
oder Imitation, allerdings aber auch aufgrund einer echten zeitlichen Verschiebung
des Synchronisierkriteriums bie laufzeitänderungen, Nachregelungen in einer Synchronisierzeichen-Reflexschaltung
am Ende eines Netzzweiges oder dergleichen zwar bemerkt und gegebenenfalls registriert,
nicht aber sogleich zur Triggerung des Schwungradlaufs herangezogen. Der einmal
vorhandene Synchronismus wird also gehalten, allerdings zunächst auch dann, wenn
eine echte zeitliche Verschiebung auftritt und eine Nachstellung erforderlich ist.
Da das schnelleErkennen eines solchen Ereignisses
jedoch gewährleistet
ist, wird fiir die Reaktionszeit insbesondere im Hinblick auf eine vernünftige Unempfindlichkeit
gegen störungen, ein etwas längerer Zeitraum zugestanden, der dazu genutzt wird,
im Interesse der Stabilität und Sicherheit des Synchronismus auftretende Ereignisse
auf ihren Wert zu prüfen und erst dann bezüglich der e:rfoderlichen oder nicht erforderlichen
Reaktion zu entscheiden.
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Für solche Entscheidungen wird das Verhältnis von Ereignis meldungen
gebildet, die zur exakt erwarteten Zeit und zur Unzeit eingegangen sind, wobei die
Beurteilung hinsichtlich exakt und unzeitig revidiert wird, wenn sich zunächst als
unzeitig beurteilte Ereignisse haufen oder yar in periodischer Folge auftreten.
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Für dieses Verfahren wird unbedingt nur das den Rahmenanfang kennzeichnende
Synchronisierkriterium benötigt.
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Selbstverständlicn lassen sich, wie weiter oben bereits angedeutet,
insbesondere bei großen Zeitrahmenlängen eitere Synchronisierkriterien, die ohnehin
vorgesehen sind und übertragen werden, zur Beschleunigung der Synchronisiervorgänge
heranziehen. So wird vorteilhaft gleichzeitig ein einen Rahmenteiltakt, z.B. die
Anfänge der einzelnen Zeitplätze charakterisierendes Zeichen überacht; die hierbei
für die Stabilität des Synchronismus abgeleiteten Ereignisse werden für die Bestimmung
der Zeitpunkte des Öffnens und des Schließens des Zeitfensters mit berücksichtigt.
Eine beispielsweise hierdurch zuerst gefundene Zeitplatzsynchronität erleichtert
die Entscheidung, ob ein Bitmuster, das mit dem vereinbarten spezifischen Bitmuster
für das Rahmensynchronisierzeichen übereinstimmt, echt sein kann oder eine Imitation
sein muß, weil aufgrund
der Zeitplatz zsynchronität d:i e Lacke
des Rahmensyncllronisie@zeichens in Dezu9' auf die Grenzen eines Zeitplatzes schon
vorgegeben ist Ebenso wirkt sich diese Maßnahme vorteilhagt aus, um Störungen oder
Vortäuschungen schnell ZU e crkennen und auf diese zu reagieren, da die zeitliche
Zuordnung der aus beiden parallel laufenden Überwachungen erhaltenen Ergebljisse
die Stabilität bzw.
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Instabilität des Synchronismus während des Betriebsablaufs charalterisiert.
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Ein weiterer. wesentlicher Vorzug der Erfindung besteht darin, von
der Schwungradschaltung abgeleitete, den Zugriff auf das Zeitmultiplex-Übertragungssystem
steuernde Signal nur dann freizugeben, wenn Synchronismus zwischen empfangenem Zeitrahmen
und Schwungradlauf festgestellt wird. Je nach dem, ob geringfügige Störungen beim
Empfang und/oder beim Aussenden von Nachrichten akzeptiert werden können oder vollkommen
aususchließen sind, wird entweder bei jedem zur Unzeit auftretenden Ereignis oder
erst bei mehreren der Zugriff auf die Empfags- und Sendeleitung unterbunden.
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Hierbei können für die einzelnen Stufen beim Empfangen und beim Aussenden
durchaus unterschiedliche Naß stäbe angelegt werden. Herrscht z.B. kein Rahmensynchronismus,
darf aus Gründen der Abhörsicherheit auf keinen Fall empfangen werden.
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Bezüglich der oben erwähnten, der Aufgabenstellung bei der Erfindung
zugrunde liegenden Forderung nach möglichst geringem Schaltungsaufwlnd ist gemäß
der Erfindung für eine Schaltungsanordnung zum Ableiten und fortlaufenden-uberwachen
von im Bitstrom enthaltener Rahmensynchronisierzeichen sowie gegebenenfalls weiterer
einen Rahmenteiltakt charakterisierender Kriterien ein modulares Konzept vorgesehen.
Dabei besteht unabhängig vom Ausbaugrad eine voll funktionsfähige Grundausstattung
aus einem Rahmensynchronisierzeichen-Vergleicher mit einer äquidistante Zellen aufweisenden
Speichereinrichtung, - einer triggerharen, mit der Periodizität eines Zeitrahmens
laufenden Schwungradschaltung, - einer Zeitfensterschaltung zwischen dem Rahmensynchronisieræ2ichen-Vergleicher
und der Schwungradschaltung und - einer überwachimgseinri chtung zur Registrierung
und Auswertung von die Stabilität des Synchronismus charakterisierenden Ereignissen.
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Auf die Funktionen der einzelnen Module wird weiter unten im Zusammenhang
mit der Erläuterung des Ausführungsbeispiels noch näher eingegangen. An dieser Stelle
ist lediglich darauf hinzuweisen, daß mit dieser Grundausstattung jedes Rahmensynchronisierzeichen
und jedes wie dieses Zeichen aussehende Bitmuster erfaßt wird, die triggerbare Schwungradschaltung
jedoch nicht immer bzw. unmittelbar auf ein solches Ereignis reagieren muß, da diese
Ereignisse von der Überwachungseinrichtung registriert und dort mit integrierendem
Verhalten und einer Reaktionshysterese
ausgewertet werden und die
öffnungszeit des Zeit fensters beein@lussen.
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Sind im Zeitmultiplexrahmen außer dem Rahmensynchronisierzeichen noch
weitere zur Synchronisation geeignete l;riteri.en, z.B. den Zoitplatztakt oder auch
andere, einen periodischen Rahmenteiltakt charakterisierende Zeichen enthalten,
kann die Grundausstattung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung um einen den
empfangenen Bitstroln auf solche Synchronisierkriterien prüfenden Vergleicher einschließlich
einer die Vergleichsergebnisse bewertenden Registriereinrichtung erweitert werden.
Dieser zusätzliche Modul liefert seine Ausgangssignale an die überwachungseinrichtung
der Grundausstattung, kann aber auch autonom dort eingesetzt werden, wo unabhängig
vom Rahmental-t nur die betreffenden Rahmenteiltakte benötigt werden.
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Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können mit
einer Torschaltung ausgerüstet sein, die den Übergang zu anderen Schaltungen darstellt,
von der Registriereinrichtung des den Bitstrom auf Rahmenteiltakte prüfenden Moduls
und/oder der Überwachungseinrichtung der Grundausstattung gesteuert wird die von
der Schwungradschaltung oder einem anderen Taktgenerator abgeleiteten, den Zugriff
auf das Zeitmultiplex-Ubertragungssystem ermöglichenden Signale freigibt. Ein solcher
Modul in einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung führt insbesondere dort zu
Vereinfachungen und einer Reduzierung von Fehlerquellen, wo mehrere sich anschließende
Funktionsgruppen mit synchronen Taktsiqnalen versorgt werden müssen.
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Anhand der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausffihrungsform der Erfindung
näher erläutert. Dabei zeigen schematisch Fig. 1: den Aufbau eines Zeitplatzes Fig.
2: den Aufbau eines Zeitrahmens und Fig. 3: ein B.10ckschaltbild einer Schal-tungsanordnung
zum Ableiten und fortlaufen den Überwachen von Synchronisierkriterien Die Fig. 1
läßt erkennen, daß ein kontinuierlicher Bitstrom in äquidistante Abschnitte, sogenannte
Zeitplätze, unterteilt ist. Unterhalb des Ausschnittes aus dem kontinuierlichen
Eitstrom ist in gespreiztem Zeitmaßstab ein einzelner Zeitplatz dargestellt, der
wiederum in äquidistante Abschnitte, hier jeweils von der Länge 1 Bit unterteilt
ist. Das erste Bit eines Zeltplatzes ist mit S bezeichnet und stellt ein Synchronisierkriterium
dar, da es im kontinuierlichen Bitstrom periodisch wiederkehrt. Je nach Vereinbarung
kann dieses Synchronisierkriterium auch 2 Bit oder länger sein.
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Bei einem gemäß Fig. 2 aufgebauten Zeitrahmen sind die einzelnen Zeitplätze,
die kontinuierlich aufeinander folgen, nach einem Schema geordnet, das eine einfache
Unterscheidung in Schmalband-, z.B. Telefon- und Daten-, und Breitband-, z.B. Bildkanäle
ermöglicht. Dazu sind zwei bzw. vier Spalten vorgesehen, die jeweils 1024 Zeitplätze
enthalten. Ein ganzer Zeitrahmen verfügt damit über 2048 bzw. 4096 Zeitplätze. Die
Zeitplätze der ersten Spalte sind für Schmalband- bzw. schmalbandigere Dienste,
z.B. Telefon',
Stereo-Ton, aber auch für Steuersignale, die im
System benötigt weiden, vorgesehen. Insbesondere onthält der ers@e Zeitplaiz der
ersien Spalte eines jeden Rahmens das Rahmensynchronisierzeichen RSZ. Die Zeitplätze
der zweiten bzw. gegebenenfalls auch der dritten und vierten Spalte können für die
Übertragung von Bildern verwendet werden, für die bei hohen Qualitätsanforderungen
ca. 1.000 Fernsprechkanäle aufgewendet werden müssen. Da bei einem solchen Schema
durch die Ordnungszahlen der einzelnen Zeitplätze die kanäle für Schmalband- und
Breitbanddiente vorgegeben werden, erscheint das Rahmensynchronisierzeichen RSZ
verhältnismäßig sclten, hier also nach Ablauf von jeweils 2048 bzw. 4096 Zeitplätzen.
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Die als Blockschaltbild in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung
zum Ableiten und forclaufenden Überwachen von Synchronisierkriterien entnimmt dem
von der Sende- bzw.
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Empfangsleitung (S-/E-Leitung) empfangenen Bitstrom mit dem Rahmensynchronisierzeichen-Vergleicher
RSZ-V das rxen Anfang eines jeden Zeitmultiplexrahmens charakterisierende Rahmensyncyhronisierzeichen
RSZ. Dazu werden die sich mit dem herrschenden Bittakt BT verändernden Bitmuster,
die die empfangenen seriellen Daten in Intervallen von je 1 Bit Dauer in einer Speichereinrichtung
mit äquidistanten Zellen darstellen und dir Länge des Rahmensynchronisierzeichens
aufweisen, mit dem spezifischen Bitmuster des Kahmensynchronisierzeidlens verglichen.
Ein solcher Vergleichsvorgang erfolgt für das in den äquidistanten Zellen der Speichereinrichtung
für die Dauer von 1 Bit festgehaltene Bitmuster im Verbund, d.h. alle Zellen werden
in Intervallen von 1 Bit Dauer zum selben Zeitpunkt abgefragt. Im Normalfall, also
während des synchronen Betriebsablaufs
und ohne auftretende Störungen
und Imitationen des Rahmensynchronisierzeichens RSZ, ergibt sich bei beispielsweise
34 Bit pro Zeitplatz und 4096 Zeitplätzen pro Rahmen nach jeweils 139.264 Bit eine
Übereinstimmung zwischen empfangenem und vorgegebenen spezifischen Bitmuster des
Rahmensynchronisierzeichens.
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Bei einer solchen Übereinstimmung wird vom Rahmensynchroniesierzeichen-Vergleicher
RSZ-V ein Signal abgegeben, das über die Zeitfensterschaltung ZF zur Schwungradschaltung
SR gelangt. Die Zeitfensterschaltung ZF läßt dieses Signal durch, wenn es innerhalb
eines Zeitraumes erscheint, zu dem es erwartet wird. Hierzu läßt sich die öffnungsphase
und -dauer des Zeitfensters verändern, was weiter unten näher erläutert wird.
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Die Schwungradschaltung SR läuft mit dem zugeführten Bittakt BT und
der Periodizität eines Zeitrahmens. Sie gibt selbstverständlich den Rahmentakt RT,
aber auch Rahmenteiltakte, z.B. den Worttakt WT, mit dem die Zeitplätze aufeinanderfolgen,
ab. Alle von der Schwungradschaltung SR gelieferten Taktarten, also hier der Rahmentakt
RT und der Worttakt WT, lassen sich mit Hilfe des oben erwähnten Signals unmittelbar
bzw. mittelbar auf Periodenbeginn setzen. Läuft beispielsveise die Schwungradschaltung
SR noch nicht rahmensynehron, wird die Rahmenperiode unmittelbar von dem besagten
Signal gesetzt und alle als Unterperioden der ahmenperiode ableitbaren Takte, inshesondere
der Worttakt WT, mittelbar durch Teilung des Rahmentaktes RT gebildet.
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Mit der überwachungseinrichtung Ü können alle Ereignisse registriert
und ausgewertet werden, die die Stabilität des Synchronismus charakterisieren. Sie
erhält als Funcionsgrundlage,
außer gegebenenfalls dem Bittakt
BT, den Rahmentakt RT und z.B. den Worttakt WT, wie diese jeweils von der Schwungrads@haltung
SR abgegeben werden. Wird nun vom Rahmensynch@onisierz@ichen-Vergleicher RSZ-V ein
Signal abgegeben, gelungt dieses Signal Über die Zeitfensterschaltung ZF während
der Öffnungszeit nicht nur zur Schwungradschaltung SR, sondern bei einer Variante
auch - über den Schaltkontakt b in der dargestellten Lage - zur Uberwacllungseinrichtung
Ü e Erschien dieses Signal exakt zum erwarteten Zeitpunkt wird an der Schwungradschaltung
SR nichts verwandert und von der Überwachungseinrichtung Ü ein Ereignis "Synchronismus
stabil" registriert. Erschien dieses Signal um wenige Bit früher oder später, jedoch
immer noch während der öffnunqszeit der Zeitfensterschaltung ZF, wird die Schwungradschaltung
SR entsprechend getriggert und von der Überwachungseinrichtung Ü ein Ereignis "Rahmenanfang
gegenüber status quo ante verschoben" registriert. Dieses Ereignis kann bereits
sofort, gegebenenfalls aber auch erst nach Be.rücksichtigung weiterer reqistrierter
Ereignisse dazu ausgewertet werden, den Zugriff auf das Zeitmultiplex-Übertragungssyetem
zu sperren und insbesondere die Öffnungsphase der Zeitfensterschaltung ZF zu ändern,
indem die Zeitpunkte des öffnens und des Schließens des Zeitfensters direkt proportional
zum Versatz des letzten Signals vom Rahmensynchronisierzeichen-Vergleicher RSZ-V
gegenüber dem vorletzten Signal verschoben werden.
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Erscheint das besagte Signal vom Rahmensynchronisierzeichen-V@rgleicher
RSZ-V zu einem völlig anderen Zeitpunkt an der Zeitfensterschaltung ZF, nämlich
nachdem das Zeitfenster geschlossen und bevor es wieder geöffnet wurde, wird an
der Schwung@adschaltung SR zunächst nichts verändert, ein
Signal
zum Trigger liegt nicht vor. Die Überwachungseinrichtung Ü hingegen registriert
"stabilen Synchronismu charakterisierendes Ereignis ausgeblieben" bzw. bei einer
aufwendigeren Variante für die Schaltungsanordnung, bei der der Schaltkontakt b
die andere, nicht dargestellte lage einnimmt, "Rahmenanfang charakterisierendes
Signal zur Unzeit eingetroffen". Bezüglich der Überwachungseinrichtung Ü gibt es
bei den beiden möglichen Stellungen des Schaltkontaktes b nur dann einen Unterschied,
wenn das Signal vom Rahmensynchronisierzeichen-Vergleicher RSZ-V zur "Unzeit" erscheint.
In der dargestellten Lage des Schaltkontaktes b ist dieses Signal dann nur vor der
Zeitfensterschaltung ZF vorhanden, in der anderen Stellung nimmt nur die überwachungseinrichtung
Ü dieses Ereignis wahr. Beide Aussagen zum selben Ereignis ("Signal zum erwarteten
Zeitpunkt ausgeblieben" oder "Signal zur Unzeit aufgetreten") führen dazu, daß zunächst
der Zugriff auf das Zeitmultip3ex-übertragungssystem unterbunden wird, insbesondere
aber die öffnungsphase und -dauer der Zeitfensterschaltung ZF g@-ändert wird, indem
di.e Zeitpunkte des öffnens und des Schließens des Zeitfensters um gleiche oder
unterschiedliche Beträge auseinandergeschoben werden. De öffnungsdauer kann dabei
über die Dauer eines Zeitrahmens hinaus vergrößert werden - das Zeitfenster wird
dann nicht geschlossen -, um in jedem Fall das nächste vom Rahmensynchronisierzeichen-Vergleicher
RSZ-V.abgegebene Signal der Schwungradschaltung SR zur Triggerung zuzuführen.
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An dieser Stelle soll, wie weiter oben bereits erwähnt, auf die Bedeutung
des spezifischen Bitmusters für das Rahmensynchronisierzeichen eingegangen werden.
Eine Pseudo-Random- bzw. Pseudo-Noise-Folge für das spezifische Bitmuster macht,
Bitfehler ausgenommen, eine Vortäuschung in seiner unmittelbaren Umgebung unmöglich.
Deshalb kann bei Au-sführungsformen der Erfindung die öffnungsdauer der
Zeitfensterschaltung
ZF im Hinblick auf eine möglichst kurze Reaktionszeit auf echte geringfügige Verschiebungen
des Rahmenanfanges auch im Normalfall des synchronen Betriebsableufs länger als
nur 1 Bit sein. Ein exakt sowie In näherer Nachbarschaft zum erwarteten Zeitpunkt
eintreffendes Rahmensynchronisierzeichen läßt sich dadurch unverzüglich auswerten.
Bei Bitmustern, die dem spezifischen Bitmuster des Rahmensynchronisierzeichens gleichen,
jedoch nicht zum erwarteten Zeitpunkt oder in dessen Nähe eintreffen, kann es sich
sowohl um Imitationen als auch um echte Verschiebungen des Zeitrahmens handeln.
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Im ersten Fall ist die Wahrscheinlichkeit, daß sich die Imitation
nach genau einer Rahmenlänge wiederholt, äußerst gering. Im zweiten Fall dagegen
wird das betreffende Signal nicht mehr zum bisher erwarteten Zeitpunkt, sondern
nach genau einer Rahmenlänge in Bezug auf das zuletzt als zur "Unzeit" eingetroffene
Signal wiederkehren. Somit kann nach Ablauf einer Rahmenlänge nach einem zur "Unzeit"
eingetroffenen Signal entschieden werden, ob die Beurteilung von Ereignissen dis
"zum erwarteten Zeitpunkt eingetroffen" oder "zur Unzeit erschienen" für die Zukunft
beibehalten werden kann oder zu revidieren ist.
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Sind im empfangenen Zeitrahmen außer dem Rahmensynchronisierzeichen
noch weitere Synchronisierkriterien, insbesondere ein den Anfang eines jeden Zeitplatzes
charakterisierendes Bit S (s. Fig. 1) enthalten, können vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung gegenüber der Grundausstattung der Schaltungsanordnung um einen hierfür
eingerichteten Modul Synconisierzeichen-Vergleicher SZ-V für Rahmenteiltakte erweitert
werden. Ein solcher Synchronisierzeichen-Vergleicher SZ-Ä' erhält als Funktionsgrundlage
außer
dem Bittakt BT den von der Schwungradschaltung SR abgeleiteten Worttakt WT, wobei
beim hier gewählten Beispiel die Längen eines WorLes und eines Zeitplatzes identisch
sind. Der von der Sende- und/oder Empfangsleitung (S-/E-Leitunq) empfangene Bitstrom
wird mit dem Worttakt WT auf das Vorhandensein von Bit <) geprüft. Herrscht Worttaktsynchronismus,
werden die botreffenden Ereignisse zweckmäßig zunächst noch innerhalb des Synchronisierzeichenvergleichers
SZ-V registriert und vorbewertet, bevor eine entsprechende meldung "Synchronismus
stabil" an die Überwachungseinrichtung Ü der Grundausstattung weiter geleitet wird.
Am Lauf der Schwungradschaltung SR wird nichts verändert Werden hingegen Abweichungen
zweckmäßig auch hier in größerer Anzahl, vom Synchronisierzeichenvergleicher SZ-V
festgestellt, geht eine entsprechende Pleldung an die überwachungseinrichtung Ü,
sowie, wenn gewünscht, auch an die Schwungradschaltung SR. Ein solches Ereignis
kann dann dazu benutzt werden, die Schwungradschaltung SP-Variante mit Schaltkontakt
a in der dargestellten Lage - unmittelbar zu triggern oder - Variante mit der anderen
Stcllung des Schaltkontaktes a - mittelbar dann, wenn aufgrund einer Auswertung
der Ereignismeldungen in der überwachungseinrichtung Ü gleichzeitig die öffnungsphase
und/oder - dauer der Zeitfensterschaltung ZF verändert wird.
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Als weiterer, die Grundausstattung der Schaltungsanordnung erweiternder
Modul ist eine Torschaltung TOR vorgesehen, mit der die von der Wchwungradschaltung
SR abgeleiteten Signale, z.B. Worttakt WT und Rahmentakt RT an externe Funktionsgruppen
nur dann weitergegeben werden, wenn die Überwachungseinrichtung Ü "Synchronismus
stabil" signalisieit. Diese Signalisierung "Sync" wird auch für weitere externe
Zwecke zur Verfügung gestellt, z.B für die Auswahl eines "Masters" unt<'r mehreren
zusammenzufassenden Systemen, wobei ein System
nur dann als Master
in Betracht kommt, wenn dort stabiler Synchrenismus besteht.
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Dic verteilhaf@e Wirkungsweise det mit der Erfindung vorgeschlagenen
Lösung beruht im wesentlichen darauf, daß Störungen oder Änderungen des Synchronismus,
die in einem Abweichungsbereich in näherer Nachbarschaft zum exakt erwarteten Zeitpunkt
liegen, eliminiert werden dönnen, ohne sogleich eine Neusynchronisation durchführen
zu müssen. Derartige Störzeiten bleiben also sehr gering, weil das spezifische Bitmuster
durch Bits der näheren Nachbarschaft nicht vorgetäuscht werden kann, also echt sein
muß, auch weun es nicht exakt zum erwarteten Zeitpunkt auftritt.
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Derselbe Grund erlaubt, die öffnungszeit der Zeitfensterschaltung
ZF langer als unbedingt erforderlich einzustellen, so daß die Schwungradschaitung
SR auf derart geringfügi cjd Abweichungen sofort reagiert. Die Breite des Zeitfensters
oder - gleichbedentend - die zeitliche Länge seiner Öffnungszeit richtet sich nach
den durch das System vorgegebenen Randbedingungen, wie Bitrehlerwahrscheinlichkeit,
Störprofil, Rahmenlänge, Zeitplatzlänge, Bitmuster des Rahmensynchronisierzeichens
und dergleichen. Hierbei können insbesondere nicht nur eine minimale und eine maximale
Zeitfensterbreite, sondern auch Zwischenwerte vorgesehen werden, die eine Funktion
der jeweils herrschenden Synchronismus-Sicherheit sein und über- oder unterproportionale
Veränderungen der Zeitpunkte für das öffnen und das Schließen beinhalten Der schnelle
VercJleich der einlaufenden Bitmuster mit dem spezifischen Bitmuster für das Rahmensynchronisierzeichen
RSX liefert e ne einfache ja/nein-Entscheidujjg. Dabei bestcht keine Möglichkeit,
aber auch kein Erfordernis, Abweichungen im -einzelnen und in ihrer Anzahl festzustellen.
Dci mittleren und geringen Bìtfehlerwahrscheinlicikeiten
stellt
diese fehlende Möglichkeit keinen Nachteil dar. Sollten hingegen Bitfehler beim
Rahmensynchronisierzeichenvergleich zugelassen werden würde si.ch das auf die geforderte
Stabilität und Sicherheit des Synchronismus nachteilig auswirken und zu entsprecllend
längeren Synchronisierzeiten führen. Darüber hinaus erfordert ein Ein zelbitkorrelationsvergleich
einen wesentlich höheren Schaltungsaufwand, um die große Zahl möglicher Vergleihsergebnsse
auszuwerten.
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Ausgehend vom nicht auf den im Zeitmultiplex-Ü.bertragungssystem herrschenden
Zeitrahmen synchronisierten Zustand läßt sich der Algorithmus für die Synchronisation
wie folgt darstellen: Suchphase: Die Überwachungseinrichtung ü hat noch keine Ereignisse
registriert, die einen stabilen Synchronismus charakterisieren. Dementsprechend
wird die Zeitfensterschaltung ZF weit geöffnet, d.h. kein Zeitpunkt für das Schließen
vorgegeben. Der eintreffende Bitstrom wird im Rahmensynchronisierzeichen-Vergleicher
RSZ-V auf das Eintreffen der spezifischen Bitmuster untersucht. Wurde ein solches
Bitmuster gefunden, beginnt die Prüfphase: Aufgrund des einzigen bisher registrierten
Ereignisses, das die Überwachungseinrichtung U als positiv bewertet, wird die öffnungsphase
der Zeitfensterschaltung ZF auf eine Rahmenlänge ab Eintreffen des Ereignisses aus
der Suchphase eingestellt. Fällt die Prüfung positiv aus, kann schon jetzt, gegebenenfalls
aber auch erst nach mehreren solcher positiver Prüfergebnisse, stabiler Synchronismus
unterstellt werden. Fällt die Prüfung negativ aus, wird erneut mit der Suchphase
begonnen. Bei als stabil unterstelltem Synchronismus
folgt die
Ablaufphas@@ Hierbei handelt es sich um eine Fortführung der Prüfphose, wobei jedoch
von der Überwachungseinrichtung Ü der Zugriff auf das Zeitmu! tlFlex-ühertragungssystem
freigegeben wird. Wird während der Ablaufphase ein negatives Ereignis registriert,
begii.int die Störerkennungsphase: Der Zugriff auf das Zeitmultiplex-Übertragungssystem
wird, zumindest dor-t, wo es aus Sicherheitsgründcn erforderlich ist, unterbunden.
Tritt die Störui;g mchrfach auf, endet die Störerkennungsphase und es wird ein neuer
Synchronisationsvorgang eingeleitet.
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Handelte es sich um eine einmalige Störung, wird wieder in die Ablaufphase
übergegangen.
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Auf kleine Abweichungen während der Ablaufphase, d.h. auf Verschiebungen
des Rahmensynchronisierzeichens um wenige Bit, wird sofort reagiert. Das ist deshalb
möglich, weil aufgrund des spezifischen Bitmusters des Rahmensynchronisierzeichens
eine Vortä@schung in seiner näheren Umgebung ausgeschlossen ist und die Öffnungsdauer
des Zeitfensters entsprechende Abweichungen zuläßt. In solchcn Fällen muß also keine
Neusynchronisierung eingeleitet werden, es erfolgt vielmehr eine Permanent-Triggerung
der Schwungradschaltung SR. Gleichzeitig werden jedoch diese Ereignisse von der
überwachungseinrichtung U registriert und dahingehend ausgewertet, daß bei großer
Stabilität des Synchronismus die öffnungsdauer gering, bei geringen Abweichungen
die Zeitpunkte des Öffnens und des Schließens weiter auscinander liegen, d.h. eine
Adaption als Funktion der Stabilität bzw. der Sicherheit des Synchronismus stattfindt.
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L e e r s e i t e