DE3809089C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vermittlungsstelle für ein vermaschtes Fernmeldenetz mit hierarchischer Synchronisation, wobei die Vermittlungsstelle über Verbindungsleitungen mit anderen Vermittlungsstellen verbunden ist und die Vermittlungsstelle einen Priori­ tätsentscheider und eine Taktquelle enthält.

In der DE 36 29 931 A1 ist ein hierarchisches Synchroni­ sationsverfahren und eine Schaltungsanordnung für Ver­ mittlungsstellen eines vermaschten Fernmeldenetzes be­ schrieben. Jeder Vermittlungsstelle ist entsprechend ih­ rer Hierarchie eine Klassen-Kennung und eine Synchron- Kennung zugeordnet. Zur Erzeugung des netzsynchronen Zu­ standes ohne Kenntnis über das Netzabbild wird anhand ei­ nes Vergleiches von empfangenen Klassen- und Synchron- Kennungen mit einer gespeicherten Klassen- und Synchron­ Kennung die Takthierarchie im Fernmeldenetz ermittelt und der Takt mit der höchsten Priorität herangezogen. Das Taktsignal mit der höchsten Priorität wird als Mastertakt bezeichnet, die zugehörige Vermittlungsstelle als Master­ taktgeber. Im folgenden wird die Schaltungsanordnung, mittels welcher diese Mastertaktauswahl vorgenommen wird, als Prioritätsentscheider bezeichnet.

Wenn in diesem vermaschten Fernmeldenetz die als Master­ taktgeber ausgewählte Vermittlungsstelle außer Betrieb geht, zum Beispiel weil sie ihren Standort wechselt, müs­ sen sich die übrig gebliebenen Vermittlungsstellen einen neuen Mastertaktgeber suchen. Während dieses Suchvorgan­ ges muß jede Vermittlungsstelle mit ihrer eigenen Takt­ quelle arbeiten. Da die Taktquelle der einzelnen Ver­ mittlungsstellen nun nicht mehr miteinander synchroni­ siert sind, führt dies zwangsläufig bei Austausch von Nachrichten zwischen den einzelnen Vermittlungsstellen zu Informationsverlusten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vermitt­ lungsstelle der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine schnelle Synchronisation der Taktquelle auf ei­ nen Mastertakt ermöglicht wird und bei Störungen im Fern­ meldenetz eine möglichst fehlerfreie Funktion des Fern­ meldenetzes gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Vermitt­ lungsstelle für jede mit ihr verbundene andere Vermitt­ lungsstelle eine Taktrückgewinnungseinheit mit zwei Aus­ gängen vorgesehen ist, welche an einem ersten Ausgang ein aus empfangenen Daten regeneriertes Taktsignal und an ei­ nem zweiten Ausgang bei nicht regenerierbarem Taktsignal ein Taktausfallsignal abgibt, daß jeder Ausgang über ein Schaltmittel mit der Taktquelle verbindbar ist, wobei die Schaltmittel durch den Prioritätsentscheider steuerbar sind, daß die ersten Ausgänge der Taktrückgewinnungsein­ heiten einem Synchronisationseingang der Taktquelle zuge­ führt sind und daß die zweiten Ausgänge der Taktrückgewin­ nungseinheiten einem im Taktgeber angeordneten Integra­ tionszeitumschalter zugeführt sind.

Zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsform näher beschrieben und erläutert.

Die Zeichnung zeigt in schematisierter Form eine Vermitt­ lungsstelle der eingangs genannten Art. Über drei Verbin­ dungsleitungen ist die Vermittlungsstelle mit drei ande­ ren, nicht dargestellten, Vermittlungsstellen verbunden.

Im Ausführungsbeispiel wurden als Verbindungsleitungen drei Lichtwellenleiter LWL 1, LWL 2, LWL 3 verwendet. Jeder Lichtwellenleiter ist mit dem optischen Eingang einer Bündeleinheit BE 1, BE 2 und BE 3 verbunden. Die Bündelein­ heit setzt die optischen Eingangssignale in elektrische Signale um und gibt sie an einem ersten Ausgang D als Di­ gitalsignal ab. Diese Digitalsignale sind einem nicht dargestellten Koppelfeld und einem Prioritätsentschei­ der PRE zugeführt. Bei der Signalumsetzung wird durch ei­ ne, in jeder Bündeleinheit angeordnete aber nicht darge­ stellte Taktrückgewinnungseinheit, enthaltene PLL-Schal­ tung aus dem Digitalsignal ein Datentakt zurückgewonnen, welcher jeweils an einen zweiten Ausgang TS der Bündel­ einheit geführt ist. Ist eine Taktrückgewinnung nicht möglich, weil z. B. der Lichtwellenleiter unterbrochen ist oder die am anderen Ende des Lichtwellenleiters ange­ schlossene Vermittlungsstelle nicht funktionsfähig ist, so erzeugt die PLL-Schaltung ein Taktausfallsignal, wel­ ches an einen dritten Ausgang des jeweiligen Taktausfall­ signalausgangs TAS geführt ist. Im Ausführungsbeispiel ist bei aktivem Taktausfallsignal der Taktausfallsignal­ ausgang spannungslos, bei fehlendem Taktausfallsignal liegt eine Gleichspannung am Taktausfallsignalausgang an.

Das Taktsignal TS und das Taktausfallsignal TAS einer je­ den Bündeleinheit BE 1, BE 2, BE 3 sind jeweils mit einem ersten und einem zweiten Eingang eines Schaltmittels S 1, S 2 beziehungsweise S 3 verbunden. Die ersten Ausgänge der Schaltmittel sind über eine erste Leitung LTS mit einem Synchronisationseingang SYNC einer in der Vermittlungs­ stelle angeordneten Taktquelle TQ verbunden. Die zweiten Ausgänge dieser Schaltmittel sind über eine zweite Lei­ tung LTSA mit einem Integrationszeitumschalteingang IZU der Taktquelle verbunden. Die Schaltmittel sind aus zwei parallel schaltenden Schaltkontakten aufgebaut, welche durch ein Stellsignal an einem Stelleingang gleichzeitig geschlossen bzw. geöffnet werden. Die Schaltmittel sind räumlich bei den Bündeleinheiten angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß unabhängig von der Anzahl der angeschlosse­ nen Bündeleinheiten immer eine genau ausreichende Zahl von Schaltmitteln vorhanden ist.

Die in jeder Vermittlungsstelle angeordnete eigene Takt­ quelle TQ besteht aus einem spannungsgesteuerten Quarzos­ zillator VCXO mit einer PLL-Schaltung. Mit einem Quarz X des Quarzoszillators ist eine Kapazitätsdiode D verbun­ den, welche in Abhängigkeit von der an ihr angelegten Steuerspannung die Resonanzfrequenz des Quarzes X än­ dert. Die Steuerspannung wird in der PLL-Schaltung er­ zeugt. Die PLL-Schaltung besteht im wesentlichen aus ei­ nem Phasendetektor PD, welcher im Ausführungsbeispiel als EXOR-Gatter ausgeführt ist, einem ersten und einem zwei­ ten Integrationsglied, einem steuerbaren Umschalter S 4, mit welchem einer der Ausgänge der zwei Integrationsglie­ der ausgewählt wird und einem zwischen Ausgang des Oszil­ lators VCXO und dem EXOR-Gatter angeordneten Teiler. Da der mittels der Taktrückgewinnungseinheit zurückgewonnene Mastertakt zur Vermeidung von Jitterfehlern herabgeteilt ist, beträgt das Puls-Pausen-Verhältnis dieses Signals stets Eins zu Eins. Mittels des Teilers ist die Ausgangs­ frequenz des Quarzoszillators VCXO dieser zurückgewonne­ nen und herabgeteilten Frequenz des Mastertaktes in be­ kannte Weise so angepaßt, daß beide Frequenzen nominell übereinstimmen.

Zunächst ist die Funktionsweise der Taktquelle TQ im so­ genannten freilaufenden Betrieb beschrieben. Im freilau­ fenden Betrieb liegt am ersten Eingang des EXOR-Gatters, welches den Synchronisiereingang SYNC der Taktquelle TQ bildet, kein Signal an. Der Teiler, dessen Eingang mit dem Ausgang des Quarzoszillators verbunden ist, liefert ein symmetrisches Ausgangssignal, welches an den zweiten Eingang des EXOR-Gatters geführt ist.

Bei fehlendem Eingangssignal am ersten Eingang des EXOR- Gatters entspricht das Ausgangssignal wegen des symmetri­ schen Eingangssignales am zweiten Eingang des EXOR-Gat­ ters einem Puls-Pausen-Verhältnis von Eins zu Eins. Der Ausgang des EXOR-Gatters ist mit den Eingängen des ersten und des zweiten Integrationsgliedes verbunden. Die an den Ausgängen der Integrationsglieder aufintegrierte Spannung wird im folgenden als Nachstimmspannung bezeichnet. Die Integrationsglieder haben unter anderem die bekannte Auf­ gabe, durch den integrierenden Charakter der Regelstrecke die Regelabweichung zu Null werden zu lassen. Die Ausfüh­ rungsform der Integrationsglieder ist für diesen Zweck unwesentlich. Im Ausführungsbeispiel wurden als Integra­ tionsglieder Tiefpässe verwendet, welche jeweils aus ei­ ner Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem Kon­ densator bestehen. Die Zeitkonstante des ersten Tiefpas­ ses R 1, C 1 ist um ein Vielfaches größer als die des zwei­ ten Tiefpasses R 2, C 2. Die Zeitkonstante des ersten Tief­ passes R 1, C 1 liegt in der Größenordnung von 20 s, die des zweiten Tiefpasses R 2, C 2 in der Größenordnung von 10 ms.

Im freilaufenden Betrieb entspricht die Nachstimmspannung dem Mittelwert der niedrigsten und der höchsten Ausgangs­ spannung des EXOR-Gatters. Der Mittelwert dieser Spannung wird im folgenden als Mittelwertspannung bezeichnet. Die zwei Ausgänge der Tiefpässe sind mit jeweils einem Ein­ gang a, b des steuerbaren Umschalters S 4 verbunden. Auf diese Weise ist eine Integrationszeitumschaltung der PLL verwirklicht. Bei fehlendem Stellsignal am Stelleingang des steuerbaren Umschalters S 4 liegt der Kontakt des Um­ schalters in der Ruhestellung a, wobei der Ausgang des ersten Tiefpasses R 1, C 1 zum Ausgang des Umschalters S 4 durchgeschaltet ist. Aufgrund der durchgeschalteten Mit­ telwertspannung stellt sich der spannungsgesteuerte Quarzoszillator VCXO im freilaufenden Betrieb auf eine sogenannte Mittenfrequenz ein. Durch nicht dargestellte Abgleichmittel mit die Mittenfequenz so eingestellt, daß sie einer für alle Vermittlungsstellen festgelegten Nominalfrequenz möglichst genau entspricht.

Sobald am Synchronisiersignal SYNC der Taktquelle TQ ein getaktetes Signal anliegt, wird die Phasenlage des am Synchronisationseingang anliegenden Signals mit der Pha­ senlage des Ausgangssignals des Teilers verglichen. Un­ terscheiden sich die Frequenzen von Synchronisationssig­ nal und Ausgangssignal des Teilers, so führt dies zu Pha­ sendifferenzen. Das Ausgangssignal des EXOR-Gatters ist nicht mehr symmetrisch und die von diesem Ausgangssignal abgeleitete Nachstimmspannung weicht von der Mittelwert­ spannung ab. In bekannter Weise wird die Frequenz des spannungsgesteuerten Quarzoszillators entsprechend der Frequenz des Synchronisationssignals nachgeregelt. Der Quarzoszillator wird hierbei im sogenannten Ziehbetrieb betrieben. Der steuerbare Umschalter S 4 ist hierbei in der Arbeitsstellung b, so daß die am Ausgang des zweiten Tiefpasses R 2, C 2 anstehende Spannung als Nachstimmspan­ nung ausgewählt ist. Auf diese Weise wird der Quarzoszil­ lator VCXO innerhalb sehr kurzer Zeit mit dem am Syn­ chronisationseingang SYNC anliegenden Signal synchroni­ siert.

Der Prioritätsentscheider PRE ermittelt nach dem in der eingangs genannten Schrift geschilderten Verfahren dieje­ nige Vermittlungsstelle mit der höchsten Priorität. Wäh­ rend dieses Auswahlvorganges sind die Schaltkontakte al­ ler Schaltmittel S 1, S 2, S 3 in geöffnetem Zustand. Hier­ durch wird die Taktquelle TQ im freilaufenden Betrieb be­ trieben. Nachdem der Prioritätsentscheider bestimmt hat, welche der angeschlossenen Vermittlungsstellen die höch­ ste Priorität besitzt, erzeugt er ein Stellsignal für das betreffende Schaltmittel, welches mit der Bündeleinheit verbunden ist. an welchem die prioritätshöchste Vermitt­ lungsstelle angeschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel soll dies die an der Bündeleinheit BE 3 über den Lichtwel­ lenleiter LWL 3 angeschlossene Vermittlungsstelle sein. Durch das Stellsignal werden beide Schaltkontakte des Schaltmittels S 3 geschlossen und das Taktsignal TS der dritten Bündeleinheit BE 3 mit dem Synchronisationsein­ gang SYNC der Taktquelle TQ und der Taktausfallsignalaus­ gang TAS dieser Bündeleinheit BE 3 mit dem Integrations­ zeitumschalteingang IZU der Taktquelle TQ verbunden. So­ lange ein Takt durch die in der Bündeleinheit angeordnete PLL-Schaltung zurückgewonnen wird liegt somit eine Gleichspannung am Schalteingang der Taktquelle TQ an. Hierdurch wird der Umschalter S 4 auf seinen Arbeitskon­ takt b umgeschaltet. Auf diese Weise wird zur Bildung der Steuerspannung für die Kapazitätsdiode D der Tiefpaß mit der kleineren Zeitkonstante ausgewählt. Hierdurch wird der Oszillator VCXO der Taktquelle sehr schnell mit dem Takt der an der dritten Bündeleinheit BE 3 angeschlossenen Vermittlungsstelle synchronisiert.

Sollte die Vermittlungsstelle, welche den Mastertakt lie­ fert, funktionsunfähig werden beziehungsweise die Verbin­ dung über den Lichtwellenleiter LWL 3 zu ihr unterbrochen werden, geht infolge fehlendem Eingangssignal am Syn­ chronisationseingang SYNC der Taktquelle und der relativ kleinen Zeitkonstante des zweiten Tiefpasses R 2, C 2 die Ausgangsfrequenz des Quarzoszillators sehr schnell auf seine Mittenfrequenz über. Je nachdem, an welcher Stelle des Vermittlungsnetzes diese Störung auftritt, sind eine kleinere oder größere Zahl anderer Vermittlungsstellen ebenfalls von dieser Störung betroffen. Die Taktquellen dieser Vermittlungstellen nehmen deshalb auch sehr schnell ihre Mittenfrequenzen ein. Wegen der unvermeidba­ ren Toleranzen der jeweiligen Taktquelle unterscheiden sich diese Mittenfrequenzen untereinander, so daß diese Vermittlungsstellen sofort asynchron zum Vermittlungsnetz sind. Die Synchronisation dieser Vermittlungsstellen muß neu aufgebaut werden.

Um das Weglaufen der Ausgangsfrequenz der jeweiligen Taktquellen TQ zum Netztakt zu verlangsamen, wird im Aus­ führungsbeispel bei nicht regenerierbarem Taktsignal das Taktausfallsignal erzeugt und dem Stelleingang des Um­ schalters S 4 zugeführt. Hierdurch kippt der Umschalter S 4 in seinen Ruhekontakt a zurück und die Kapazitätsdiode D des Quarzoszillators VCXO ist wieder mit dem Ausgang des ersten Tiefpasses R 1, C 1 mit der größeren Zeitkonstante verbunden. Wegen eines fehlenden Synchronisationssignals wird der Quarzoszillator nun wieder freilaufend betrie­ ben, es stellt sich an den Ausgängen der Tiefpässe wieder die Mittelwertspannung ein. Wegen der großen Zeitkontan­ te des ersten Tiefpasses erstreckt sich dieser Aus­ gleichsvorgang aber über eine lange Zeit. Während der Prioritätsentscheider PRE den Auswahlvorgang unter den zwei verbliebenen Bündeleinheiten vornimmt, gleicht sich die Ausgangsfrequenz der jeweiligen Taktquellen der be­ troffenen Vermittlungsstellen nur langsam an die eigene Mittenfrequenz an. Hierdurch ist ein fehlerfreier Aus­ tausch mit bzw. zwischen den von der Störung betroffenen Vermittlungsstellen selbst für einen längeren Zeitraum gewährleistet.

Findet der Prioritätsentscheider PRE innerhalb dieses Zeitraumes einen neuen Mastertakt, so wird sich der neue Mastertakt wegen des vorherigen vollsynchronisierten Zu­ standes des Vermittlungsnetztes in der Regel nur unwesent­ lich von dem alten Mastertakt unterscheiden. Durch den Tiefpaß mit der größeren Zeitkonstante unterscheiden sich auch die Frequenzen aller übrigen Taktquellen noch nicht zu sehr von dem neuen Mastertakt. Wie schon beschrieben wurde, stellen alle Prioritätsentscheider den ausgewähl­ ten Mastertakt über die Schaltmittel an den Synchronisa­ tionseingang ihrer jeweils zugeordneten Taktgeber durch. Wegen fehlender Taktausfallsignale ist nun wieder in jedem Taktgeber über den Umschalter S 4 das Integrationsglied R 2, C 2 mit der kleineren Zeitkonstante ausgewählt.

Findet der Prioritätsentscheider PRE keine Vermittlungsstelle mit höherer Priorität, so ist nun die beschriebene Ver­ mittlungsstelle der Mastertaktgeber. Vorteilhaft ist es auch hier, einen sofortigen Übergang auf die Mittenfre­ quenz durch Belassen der Schaltmittel in dem geöffneten Zustand zu vermeiden. Nachdem die Prioritätsentscheider der anderen Vermittlungsstellen die beschriebene Vermitt­ lungsstelle als Mastertaktgeber erkannt haben, werden die Taktquellen der anderen Vermittlungsstellen langsam auf die Mittenfrequenz der Taktquelle mitgezogen.

Auf diese Weise ist gewährleistet, daß während der Ma­ stertaktsuche alle Vermittlungsstellen für einen längeren Zeitraum mehr oder weniger synchron laufen und somit kei­ ne Informationen durch Fehlsynchronisationen verloren ge­ hen können.

Claims (4)

1. Vermittlungsstelle für ein vermaschtes Netz, wobei die Vermittlungsstelle über Verbindungsleitungen mit anderen Vermittlungsstellen verbunden ist und die Vermittlungs­ stelle einen Prioritätsentscheider und eine Taktquelle enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vermittlungsstelle für jede angeschlossene an­ dere Vermittlung eine Taktrückgewinnungseinheit mit zwei Ausgängen vorgesehen ist, welche an einem ersten Aus­ gang (TS) ein aus empfangenen Daten regeneriertes Takt­ signal und an einem zweiten Ausgang (TS A) bei nicht rege­ nerierbarem Taktsignal ein Taktausfallsignal abgibt, daß jeder Ausgang über ein Schaltmittel (S 1, S 2, S 3) mit der Taktquelle (TQ) verbindbar ist, wobei die Schaltmittel (S 1, S 2, S 3 durch den Prioritätsentscheider (PRE) steuerbar sind, daß die ersten Ausgänge der Taktrückgewinnungseinheiten einem Syn­ chronisationseingang (SYNC) der Taktquelle (TQ) zugeführt sind und daß die zweiten Ausgänge der Taktrückgewinnungseinheiten einem im Taktgeber (TQ) angeordneten Integrationszeitumschalter (R 1, C 1, R 2, C 2, S 4) zugeführt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationszeitumschalter aus einem ersten (R 1, C 1) und einem zweiten (R 2, C 2) Integrationsglied und einem an den Ausgän­ gen der Integrationsglieder angeordneten steuerbaren Um­ schalter (S 4) besteht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des ersten Integrationsgliedes (R 1, C 1) in der Größenordnung von 20 s und die des zweiten Integra­ tionsgliedes in der Größenordnung von 10 ms liegt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsglieder jeweils aus einem ersten und einem zweiten Tiefpaß (R 1, C 1; R 2, C 2) aufgebaut sind.