DE3816159C2 - Verfahren zur Herstellung von Zeitbezügen in einem Übermittlungsnetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zeitbezügen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, bei Bedarf einer gerade in einem Zellbildner entstandenen Zelle ein Datum in Form von wenigen Bits hinzuzufügen, das bei der Auflösung der Zelle im Empfänger eine möglichst originalgetreue Herstellung des ursprünglichen kontinuierlichen Signals ermöglicht. Diese wenigen zugefügten Bits werden weiterhin auch ähnlich wie ein Kontinuitätsindex verwendet. Mit ihrer Hilfe wird eine Über­ wachung der am Empfänger eintreffenden Zellen auf Vollständig­ keit ermöglicht bzw. überzählige Zellen werden erkannt.

Aus z. B. Barberis, G., Pazzaglia, D. "Analysis and optimal design of a packet-voice receiver" IEEE Transactions on Communications, vol. COM-28, 1980, no. 2, S. 217-227; Chakravarthy "Packet voice communication" J. Instn. Electro­ nics & Telecom. Engrs. vol 28, 1982, no. 12, 5. 711-718 und Montgomery, W. A. "Techniques for packet voice synchroniza­ tion" IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. SAC-1, 1983, no. 6, S. 1022-1028 ist der Begriff "time stamping" im Zusammenhang mit der Übertragung von Sprachsig­ nalen in örtlich begrenzten Netzen, die hauptsächlich für den Datenaustausch zwischen Rechnern dimensioniert sind und in denen diese Daten paketweise übertragen werden, bekannt. Es wird davon ausgegangen, daß während Pausen, die in der Sprach­ übertragung vorhanden sind, keine Signale übertragen werden. Die auftretenden Pausen werden mit Hilfe von Sprachdetektoren festgestellt. Um die ursprünglich auf der Sendeseite vorhandene Originalfolge der Abtastproben der Sprachsignale einschließlich der Sprechpausen wieder herzustellen, werden im Empfänger die mitgegebenen Zeitmarken, die eine Aussage über den Zeitpunkt des Entstehens der Signalpakete machen, ausgewertet.

Weiterhin ist es aus Van den Dool, F. "Synchronization aspects of ATD-IBC networks "Proceddings ISS 87, Phoenix, Az. 15.-20.3.87, S. 969-973 bekannt, die Benutzung von Sprach­ detektoren zur Herabsetzung der Signalflüsse auf Breitband­ netze mit zellorientierter Übermittlung der Signale zu übertra­ gen. In der gleichen Veröffentlichung wird jedoch auch ein synchrones Netz mit gleicher Uhrzeit in allen Ausläufern des Netzes vorausgesetzt, um diese Uhrzeit bei der Entstehung der Zelle dieser anzufügen. Am Endgerät wird dabei eine Toleranz von 2 ms als zulässig erachtet.

In der genannten Fundstelle von Montgomery wird als Basis ein synchrones Netz angenommen, bei dem alle Netzkomponenten mit einem einzigen hochgenauen Takt arbeiten. Der aktuelle Zeit­ stand wird von einem zentralen Zeitgeber über nicht näher be­ zeichnete Nachrichtenkanäle mit bekannter Signal Laufzeit zu den Netzausläufern übertragen.

Ein Breitbandnetz mit optischer Übertragung der paket- oder zellstrukturierten Signale braucht kein synchrones Netz zu sein, so daß die genannte Voraussetzung für die Übertragung von Zeitmarken fehlt. Desweiteren gibt es bei Montgomery kei­ nerlei Angaben darüber, welcher Art die Übertragungswege zur Übertragung des aktuellen Zeitstands zu den Netzausläufers sind.

Aus EP 0 247 026 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zeitbezügen von Echtzeituhren in über ein paketorientiertes Übermittlungsnetz verbundenen Knotenrechnern bekannt, bei dem ein von einem lokalen Taktgeber eines Knotenrechners abgelei­ teter Zählerstand in Form eines binären Codewortes als Zeit­ stempel in die paketorientierte Nachricht eingebettet wird, wenn dieser Knotenrechner mit dem Senden der Nachricht über das Übermittlungsnetz an einen anderen Knotenrechner begonnen hat.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, in einem nach dem asynchronen Zeitmultiplexverfahren betriebenen Übermittlungs­ netz mit relativ ungenauen Takten (z. B. ± 50×10^-6) trotz fehlender Netzsynchronisierung für alle im Netz vorhandenen Zellbildner und -auflöser einen Zeitbezug zu schaffen und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, wird durch die im Hauptanspruch angegebene Erfindung gelöst.

Das Verfahren ermöglicht durch eine weitere Ausgestaltung eine Messung von Laufzeiten, die die mit Uhrzeit versehenen Zellen im Netz erfahren haben. Dazu muß der von der Zen­ traluhr kommende, in Form einer Rücksetzzelle übertragene Rücksetzimpuls für die Zähler in den Zellbildnern und Zel­ lauflösern um die Laufzeit auf dem Übertragungsweg in Bezug auf seinen Absendezeitpunkt dem jeweiligen Übertragungsweg angepaßt werden. Da eine als Stellimpuls für alle entspre­ chenden Zähler verteilte Rücksetzzelle nur verzögert werden kann, werden diese Rücksetzzellen nach unterschiedlich ent­ fernten Regionen gestaffelt und vor der Zentraluhr um die er­ wartete Laufzeit verfrüht abgesendet.

Der gleiche Effekt ist auch dann erzielbar, wenn die von der Zentraluhr in alle Richtungen gleichzeitig, aber um die maximal auftretende Laufzeit verfrüht abgesendeten Rücksetzzellen in den räumlich der Zentraluhr näher liegenden Vermittlungen mehr und in den räumlich weiter entfernt liegenden Vermittlungen weniger oder gar nicht verzögert werden.

Weiterhin werden durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung im Teilnehmeranschlußnetz Einsparungen dadurch erzielt, daß der Zähler zur Teilung des Uhrentaktes von z. B. 6 kHz nicht bei jedem Zellbildner und bei jedem Zellauflöser, sondern nur einmal in der Netzabschlußeinrichtung vorhanden ist. Damit entfällt die Notwendigkeit, den auf den Rücksetzzellen abgelei­ teten Impuls an die Zellbildner und Zellauflöser verteilen zu müssen. Der auf diese Weise entstehende Fehler in der Uhrzeit ist gering, da die Wartezeit der Zellen im Zellbildner aus ver­ kehrsmäßigen Forderungen ohnehin klein sein muß.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert. In ihr sind beispielhaft die Zeitverläufe beim Sender (Teil a der Figur) und beim Empfänger (Teil b der Figur) bezüglich der jeweiligen Takte T, TS, TE, der aktuellen Uhrzeit U, der Lage des Rücksetzimpulses R sowie der Unsicherheit US des Eintreffens der Rücksetzimpulse R infolge von Wartezeiten für Rücksetzzellen in den Vermittlungsstellen dargestellt.

Die Takte TS, TE sind die beim Sender bzw. beim Empfänger stand entspricht. Beim Sender trifft der Rücksetzimpuls R zur Uhrzeit U = x ein und setzt den Uhrzeit-Zähler auf 0.

Die Laufzeit LS des Rücksetzimpulses R von der Zentraluhr zum Sender ist im in der Zeichnung dargestellten Beispiel größer als die Laufzeit LE des Rücksetzimpulses R von der Zentraluhr zum Empfänger angenommen. Die Länge der beiden Laufzeiten LS, LE werden durch die geographische Lage des Senders und Empfän­ gers in Bezug auf die Zentraluhr bestimmt. Die Unsicherheit für das Eintreffen des Rücksetzimpulses R, die infolge von Warte­ zeiten für die Rücksetzzellen in den Vermittlungsstellen auf­ tritt, entspricht jeweils maximal einer Taktperiode.

Der Rücksetzimpuls R trifft beim Empfänger zur Uhrzeit U = Y ein und setzt den Uhrzeit-Zähler auf 0. Aufgrund der unter­ schiedlichen Laufzeiten der Rücksetzzellen im Netz ergibt sich ein Zeitbezugsfehler Z, der im in der Zeichnung dargestellten Beispiel vier Taktperioden beträgt.

Als Beispiel ist angenommen, daß die in einer Zentralvermitt­ lungsstelle vorhandene Zentraluhr eine Takttoleranz von ± 1×10^-8 hat. Die örtliche Taktfrequenz und die aus ihr abge­ leitete Zählfrequenz hat die für das PCM-Primärmultiplex übliche Takttoleranz von ± 50×10^-6. Die Taktfrequenz beträgt 6 kHz. Wenn der Zähler bis 2 = 64 zählt, kann der Zähler­ stand als Uhrzeit oder Zeitmarke mit 6 bit übertragen werden.

Die Zeitabstände zwischen zwei von der Zentraluhr in einer Zentralvermittlungsstelle über die Haupt-, Knoten- und Ortsver­ mittlungsstellen an alle Teilnehmeranschlußeinrichtungen zu übertragenen Rücksetzzellen für die Uhrzeit-Zähler in den Zell­ bildnern und Zellauflösern sind abhängig von den zulässigen Takttoleranzen im Netz.

Da auch diese Rücksetzzellen auf Grund der Warteschlangen in den vier Vermittlungsebenen (Zentral-, Haupt-, Knoten- und Orts-Ebene) statistischen Laufzeitänderungen unterworfen sind, kann daraus ein Maximalwert für den Uhrentakt abgeleitet werden. Es wird angenommen, daß die Unsicherheit für das Eintreffen der Rücksetzzellen ± 6σ (σ = Standartabweichung) und τ ca. 14 µs groß ist, so ergibt sich für die Schwankung des Eintreffens des Rücksetzimpulses am Zähler ein Wert von ca. 168 µs. Es ist daher wenig sinnvoll, mit dem Uhrentakt über einen Wert von 6 kHz hinauszugehen.

Weiter wird gefordert, daß bei einer Takttoleranz von ± 50×10^-6 die Uhrenzähler, ideale, d. h. gleiche Ver­ zögerung für den Rücksetzimpuls R vorausgesetzt, nur um den Wert 1 des am niedrigsten bewerteten Bits der Uhrzeit falsch gehen dürfen. Deshalb darf die Zeit zwischen zwei Rücksetz­ impulsen 1,67 s nicht überschreiten.

Da bei dem vorgeschlagenen Uhrentakt von 6 kHz und Binärzäh­ lern als Uhrzeit-Zähler mit sechs Stufen für die Gewinnung der Uhrzeit erst nach 10,6 ms ein Zyklus beendet ist, kann bei einer Signal Laufzeit von 5 ns/m mit diesem Zyklus eine Entfer­ nung von ca. 2000 km überbrückt werden, ohne daß die Uhrzeit mehrdeutig wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorge­ schlagen für die Übertragung der Uhrzeit 6 bit und zwei weitere Bits zur Sicherung zu verwenden. Mit dieser Ausgestal­ tung kann ein Bitfehler auf dem Übertragungsweg erkannt werden und die Uhrzeit in ähnlicher Weise wie ein Kontinuitätsindex empfangsseitig ausgewertet werden, um die im Zellauflöser ein­ treffenden Zellen auf Vollständigkeit zu überwachen und infolge von Übertragungsfehlern im Adressenteil der Zellen überzählig eintreffende Zellen erkennen zu können.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Zeitbezügen in einem nach dem asynchronen Zeitmultiplexverfahren betriebenen Übermitt­ lungsnetz mit zellenorientierter Übertragung und Vermittlung der Signale,

• - bei dem von einer in einer Zentralvermittlungsstelle ange­ ordneten Zentraluhr hoher Genauigkeit in festen Zeitabstän­ den Zellen an alle Netzabschlußeinrichtungen ausgesandt werden,
• - bei dem diese Zellen über die Netzabschlußeinrichtungen den Zellbildnern und den Zellauflösern zugeführt werden,
• - bei dem die Zellen dort jeweils einen Uhrzeit-Zähler rück­ setzen und
• - bei dem ein abgelesener Zählerstand in Form eines binären Codewortes als Zeitmarke einer gerade fertig gebildeten Zelle hinzugefügt und zum entfernten Empfänger übertragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen zu den Netzabschlußeinrichtungen dem normalen Verbindungsweg folgen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen über alle angeschlossenen Haupt-, Knoten- und Ortsvermittlungen zu den Netzabschlußeinrichtungen gelangen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Uhrzeit-Zähler eine örtlich aus der Taktfrequenz der Anschlußleitung abgeleitete Zählfrequenz durch eine Binärzahl teilt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler nur einmal in der Netzabschlußeinrichtung vorhanden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das binäre Codewort 64 ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Zentraluhr kommende Rücksetzimpuls für Uhrzeit-Zähler in den Zellbildnern und Zellauflösern um die Laufzeit auf dem Übertragungsweg in Bezug auf seinen Ab­ sendezeitpunkt dem jeweiligen Übertragungsweg angepaßt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Uhrzeit 8 bit, verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß von den zur Übertragung der Uhrzeit verwendeten 8 bit 2 bit zur Sicherung vorgesehen sind.