DE4105267A1

DE4105267A1 - Verbesserte synchronisationstechnik

Info

Publication number: DE4105267A1
Application number: DE19914105267
Authority: DE
Inventors: Charles L Whittington; Stephen L Spear
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1991-08-29
Also published as: AU7191991A; GB2241411A; FR2658969A1; AU620754B2; GB9104085D0

Description

Diese Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren zum Synchronisie ren von Knotenpunkten in einem Netzwerk, wie etwa ein zelluläres Funktelephonsystem, das eine Mehrzahl von Knotenpunkten enthält.

Vernetzte Systeme, wie zum Beispiel zelluläre Funktelephonsysteme, sind wohlbekannt. Es ist bekannt, daß solche Systeme typischerweise eine große Zahl von Knoten besitzen, die physikalisch über einen großen geo graphischen Bereich verteilt sind. Es ist verständlich, daß es erforderlich ist, die Zeitablaufbeziehungen zwischen den verschiedenen Komponenten eines solchen Systems zu steuern. Das bedeutet typischerweise, alle Kno tenuhren bezüglich einer systemweiten "Haupttuhr" zu regeln, wobei die Uhren nicht notwendigerweise mit den Uhren zusammenhängen, die zum Transport von Daten durch das Netzwerk erforderlich sein können.

Daher müssen die Zeitablaufbeziehungen zwischen allen Systemuhren nicht nur in einem relativen Sinn sondern in einem absoluten Sinn syn chronisiert werden. Daher muß jeder Knoten in dem System so gesteuert werden, daß seine Uhr dieselbe (oder fast dieselbe) Phase und Frequenz wie die Hauptuhr besitzt.

Außerdem muß jede Knotenuhr in einem solchen Sinne synchroni siert werden, das sie die gleiche Anzeige wie die Hauptuhr besitzt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das verwendet werden kann, um benachbarte Knoten in einem vernetzten System, wie etwa einem zellulären Funktelephonsystem, zu synchronisieren. Dementsprechend wird eine verbesserte Synchronisati onstechnik zur Verfügung gestellt.

Diese und weitere Aufgaben werden durch die Merkmale der beige fügten Patentansprüche gelöst.

Insbesondere startet entsprechend der Erfindung der Hauptknoten eine Zeitgeber, während er gleichzeitig ein vorgegebenes Signal, das als "Marke" bekannt ist, an einen Zielknoten sendet. Bei Erhalt der Marke startet der Zielknoten einen Zeitgeber und speichert die Marke. Dann wartet der Zielknoten auf den nächsten verfügbaren Zeitpunkt, an dem er die Marke an den Hauptknoten zurückgeben kann. Wenn der Zielknoten später die Marke an den Hauptknoten zurückgibt, hält er den Zeitgeber an, wodurch eine "Belegungsdauer" für die Marke erzeugt wird. Bei Erhalt der Marke, hält der Hauptknoten seinen Zeitgeber an, wodurch eine "verstrichene Zeit" für die Marke erzeugt wird. Die Zeitverzögerung zum Verbinden eines Zielknotens mit dem Hauptknoten kann dann als die Hälfte der Differenz zwischen der verstrichenen Zeit und der Belegungsdauer berechnet werden. Darüber hinaus kann dann der Zielknoten auf der Ba sis dieser Zeitverzögerungsinformation mit dem Hauptknoten synchroni siert werden.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Kommunikationssystem mit ei ner Mehrzahl von Knoten zeigt.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel ei ner verbesserten Synchronisationstechnik nach der Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist ein erstes Flußdiagramm nach der Erfindung.

Fig. 4 ist ein zweites Flußdiagramm nach der Erfindung.

Fig. 5 ist ein drittes Flußdiagramm nach der Erfindung.

Fig. 6 ist ein viertes Flußdiagramm nach der Erfindung.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm das ein vernetztes System, wie etwa ein zelluläres Funktelephon-Kommunikationssystem, mit einer Mehrzahl von Knoten zeigt. Das System umfaßt einen hierarchischen Satz von Knoten, wie zum Beispiel 111, 113, 115, 117 und 119, die baumförmig über Kanäle, wie etwa 101, 103, 105 und 107, verbunden sind. Jeder Knoten im Netz werk kann zum Beispiel durch einen T1- oder CEPT-Typ-Kanal oder ein anderes digitales Kommunikationsmedium verknüpft werden. In einem sol chen Kommunikationssystem ist es verständlicherweise notwendig, eine Synchronisation über das gesamte Netzwerk aufrechtzuerhalten. Wie wir sehen werden, können auch andere Arten von Kanälen verwendet werden. Es gibt praktisch keine Begrenzung für die Anzahl von Knoten, die syn chronisiert werden können.

In Fig. 1 enthält der Knoten 111 an der Spitze der Baumstruktur eine Referenzzeitgeberquelle. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zum Synchronisieren anderer Knoten mit dieser Zeitgeber quelle. In diesem Zusammenhang wird der Knoten, der die Referenzzeitge berquelle enthält "Hauptknoten" bezeichnet, während der benachbarte Knoten, der mit dem Hauptknoten synchronisiert wird, als "Zielknoten" bezeichnet wird. Wenn also Knoten 111 den Knoten 113 synchronisiert, dann wird Knoten 111 in diesem Zusammenhang als Hauptknoten bezeich net und 113 als Zielknoten. Wenn auch in Fig. 1 gezeigt ist, daß der Knoten 111 an der Spitze der Baumstruktur die Referenzzeitgeberquelle enthält, kann jeder Knoten im Netzwerk die Referenzzeitgeberquelle ent halten. Wenn zum Beispiel Knoten 117 in Fig. 1 die Referenzzeitgeberquelle enthalten würde, würde die Synchronisationssequenz zuerst von Knoten 117 ausgehen, um Knoten 113 zu synchronisieren, dann von Knoten 113, um Knoten 111 zu synchronisieren, und dann von Knoten 111, um weitere, damit verknüpfte Knoten zu synchronisieren.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Hauptknoten 201 zeigt, der über einen Kanal 261 mit einem Zielknoten 221 verbunden ist. Es wird an genommen, daß der Kanal 261 eine T1-Typ-Anordnung mit 24 Zeitab schnitten ist.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung konzentriert sich darauf, daß der Knoten 201, der als Hauptknoten bezeichnet wird, den als Zielknoten bezeichneten Knoten 221 synchronisiert. Die Synchronisation des Zielknotens mit dem Hauptknoten 201 kann durch einen hierin be schriebenen Algorithmus zusammen mit einer speziellen Zeitgeberhardware an jeder Schnittstelle eines Knotens mit seiner Telekommunikationsver knüpfung ausgeführt werden. Dieses Synchronisationsverfahren erfordert nicht, daß diese Verknüpfung für den Synchronisationsprozeß bestimmt ist, sondern nur, daß ein Zeitabschnitt innerhalb dieser Verbindung mit dem dem Synchronisationsprozeß zugewiesenen Kanal 261 verknüpft und verbunden ist. Darüber hinaus wird der Zeitabschnitt nur für die Dauer der Synchronisationsdurchführung verwendet, die typischerweise ein paar Sekunden dauert.

Jeder Knoten enthält eine Schnittstelle mit seiner Verknüpfung, die als Inter Connect Controller (ICC) bezeichnet wird, eine Rechnereinheit, die als CPU bezeichnet wird, und eine lokale Taktquelle, die als CLK be zeichnet wird. Also enthält der Hauptknoten 201 einen ICC 203, eine CPU 205 und eine CLK 207 . In ähnlicher Weise enthält der Zielknoten 221 einen ICC 223, eine CPU 225 und eine CLK 227.

Wenn das Netzwerk vollständig synchronisiert ist, besitzen alle CLKs des Netzwerks eine vorgegebene Zeitbeziehung.

Erfindungsgemäß erzeugt der Hauptknoten zuerst einen Kommunika tionspfad 261 über einen bezeichneten Zeitabschnitt der Telekommunikati onsverknüpfung zum Zielknoten. Der Hauptknoten startet dann den Zeit geber 209 und sendet gleichzeitig eine vorgegebenes Signal, als "Marke" bezeichnet, an den Zielknoten 221. Der Ablauf des Sendens der Marke vom Hauptknoten 201 an den Zielknoten 221 ist in Fig. 2 durch den Pfeil 263 dargestellt.

Bei Erhalt der Marke, startet der Zielknoten 221 seinen Zeitgeber 229 und speichert die Marke. Der Zielknoten wartet dann auf den näch sten verfügbaren Zeitabschnitt, durch den er die Marke an den Haupt knoten 201 zurücksenden kann. Der Prozeß des zeitweisen Zurückhaltens der Marke durch den Zielknoten bis zu einem Zeitpunkt, da er die Marke an den Hauptknoten 201 zurücksenden kann, ist in Fig. 2 durch den Pfeil 265 dargestellt.

Wenn der geeignete Zeitabschnitt zur Verfügung steht, hält der Zielknoten 221 den Zeitgeber 229 an und sendet gleichzeitig die Marke an den Hauptknoten 201. Der Zeitraum, während dessen der Zielknoten 221 die Marke zurückhält, bevor er sie zum Hauptknoten zurückschickt wird als "Belegungsdauer" bezeichnet und kann in herkömmlicher Weise durch den Zeitgeber 229 gemessen werden. Der Prozeß des Zurückschickens der Marke durch den Zielknoten 221 an den Hauptknoten 201 ist durch den Pfeil 267 in Fig. 2 dargestellt.

Bei Erhalt der Marke hält der Hauptknoten 201 seinen Zeitgeber 209 an. Der Zeitraum zwischen dem anfänglichen Senden der Marke vom Hauptknoten an den Zielknoten 221 und dem anschließenden Wiedererhal ten vom Zielknoten 221 wird als "verstrichene Zeit" bezeichnet und kann auf herkömmliche Weise durch den Zeitgeber 209 gemessen werden.

Es ist klar, daß, sobald einer der Knoten 201 oder 221 sowohl die Belegungsdauer als auch die verstrichene Zeit kennt, er die Zeitverzöge rung Δ t für den Kanal 261 auf der Basis der Hälfte der Differenz zwi schen der verstrichenen Zeit und der Belegungsdauer berechnen kann. Darüber hinaus kann, sobald der Zielknoten 221 den Wert von Δ t kennt, der Zielknoten mit dem Hauptknoten folgendermaßen synchronisiert wer den: der Hauptknoten 201 informiert den Zielknoten 221, daß er ein vor gegebenes Signal zu einer vorgegebenen Zeit T₀ an den Zielknoten sen den möchte. Danach wartet der Zielknoten 221 auf den Empfang dieses vorgegebenen Signals. Bei Erhalt dieses Signals stellt der Zielknoten seine Uhr 227 auf den Wert T₀+Δ t ein.

Dieses Verfahren kann verwendet werden, um eine absolute Knoten- zu-Knoten Synchronisationsauflösung zu erreichen, die besser als 1 Mi krosekunde ist, und kann zur Synchronisation eines ganzen Netzwerks von Elementen verwendet werden.

Der ICC besitzt die folgenden drei Synchronisationsmodi:
Im ersten Modus besitzt der ICC die Fähigkeit, ein eindeutiges Bit muster zu erzeugen, das in einem bestimmten Verknüpfungszeitabschnitt gesendet wird, einen Zeitgeber zu starten, wenn das Muster gesendet wird, und den Zeitgeber anzuhalten, wenn das Muster in dem entspre chenden Eingangszeitabschnitt zurückerhalten wird. Die Auflösung des Zeitgebers wird durch den für die Verknüpfung verwendeten Takt (1,544 MHz für T1, 2,048 MHz für CEPT) bestimmt. Die CPU kann diesen Zeitgeber lesen.

Im zweiten Modus besitzt der ICC die Fähigkeit, den Zeitgeber zu starten, wenn das eindeutige Bitmuster in einem gegebenen Verknüp fungszeitabschnitt empfangen wurde, und den Zeitgeber anzuhalten, wenn das Muster in dem entsprechenden Übertragungszeitabschnitt als Ergeb nis eines internen Rückkopplungsmechanismus zurückgesendet wird. Die CPU kann auch diesen Zeitgeber lesen.

Der dritte Modus des ICC erweitert den zweiten Modus, indem er gleichzeitig mit dem Erkennen des eindeutigen Bitmusters in dem bezeich neten Eingangszeitabschnitt der gegebenen Verknüpfung ein Signal an seine CLK erzeugt. Die CLK wird dieses Signal empfangen und ihre Zeit geberkette auf einen durch die CPU vorgegebenen Wert initialisieren.

Die Verknüpfungsschnittstelle auf der ICC-Platine würde normaler weise einen elastischen Puffer zum Anpassen an die Taktunterschiede zwi schen den eingehenden und ausgehenden Datenraten enthalten. Um ge nauer zu sein, der elastische Puffer ist dazu da, die "Phasen-" Differenz zwischen den eingehenden und ausgehenden Daten auszugleichen. Auf grund der Tatsache, daß die CLK mit der eingehenden Verknüpfung syn chronisiert ist, können die Eingangstaktrate und die Knotentaktraten als gleich in der Frequenz betrachtet werden, auch wenn sie in der Phase verschieden sein können. (In der Ausführung des bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels wird ebenfalls Phasengleichheit bestehen, wodurch eine bessere Synchronisationsauflösung erreicht wird.) Während dies auf lange Sicht wegen einer Drift nicht stimmen muß, stimmt es doch für kurze Zeiten (Sekunden). Als Ergebnis kann die Zeit, die irgendein gegebenes Datum in dem elastischen Puffer verbringt, während des für den Syn chronisationsprozeß erforderlichen Zeitintervalls als Konstante betrachtet werden.

Der ICC verwendet die CLK als seine Taktquelle für durch die Ver knüpfung zu sendende Daten. Daher sind alle durch die Verknüpfung ge sendeten Informationen im Satz an die Taktgeberkette der CLK angepaßt und damit synchronisiert.

Durch die Verknüpfung empfangene Information ist nicht satzange paßt und nicht mit der Taktgeberkette der CLK synchronisiert.

Der Synchronisatonsprozeß kann durch die CPU/ICC im Haupt- und Zielknoten entsprechend dem unten ausgeführten Verfahren durchgeführt werden. In dieser Diskussion geben Aktionen, die von dem Haupt/Zielknoten durchgeführt werden, eine kooperative Aktion unter Verwendung der CPUs an beiden Enden der Verknüpfung an. Es wird an genommen, daß die ICCs jeweils von ihren jeweiligen CPUs gesteuert wer den. Der Ausdruck "Haupt" wird verwendet, um den den Synchronisati onsprozeß steuernden Knoten anzuzeigen, und der Ausdruck "Ziel" wird verwendet, um den zu synchronisierenden Knoten anzuzeigen.

Das Verfahren wird nun im Detail erklärt:

Schritt 1: Der Hauptknoten sendet eine Nachricht an den Zielkno ten und fordert ihn auf, in einen Modus einzutreten, wodurch er in einen gekennzeichneten Zeitabschnitt einer gekennzeichneten Verknüpfung zu rückgeführt wird.

Schritt 2: Der Zielknoten bringt den gekennzeichneten Zeitab schnitt in den Rückführmodus.

Schritt 3: Gleichzeitig mit dem nächsten größeren Satztakt (Sekunden) wird der ICC des Hauptknotens das eindeutige Bitmuster an den ICC des Zielknotens senden. Diese Bitmuster wird in dem gekenn zeichneten Zeitabschnitt der gekennzeichneten Verknüpfung sein. Der ICC des Hauptknotens wird einen Hardwarezähler starten, wenn das eindeutige Bitmuster gesendet wird.

Schritt 4: Der ICC des Zielknotens wird in dem gekennzeichneten Zeitabschnitt der gekennzeichneten Verknüpfung nach dem eindeutigen Bitmuster suchen. Wenn er das eindeutige Bitmuster findet, wird er sei nen Hardwarezähler starten. Wenn das eindeutige Bitmuster als Ergebnis der Tatsache, daß sich der ICC des Zielknotens in einem Rückführmodus in dem gekennzeichneten Zeitabschnitt befindet, an den Hauptknoten zu rückgesandt wird, wird der Zähler angehalten. Der Wert des Zählers stellt die Verzögerung durch den Zielknoten dar. Der Zielknoten sendet den Wert des Zählers an den Hauptknoten.

Schritt 5: Bei Erhalt des eindeutigen Bitmusters durch den ICC des Hauptknotens nach dem Zurückführen durch den Zielknoten, hält der ICC des Hauptknotens seinen Hardwarezähler an. Der Wert des Zählers stellt die Verzögerung für den gesamten Hin- und Herweg dar.

Schritt 6: Die Schritte 1-5 können mehrere Male wiederholt werden und, falls erforderlich, in einem Histogramm aufgezeichnet werden, um sicherzustellen, daß die gemessenen Verzögerungen verifizierbar sind. Der Hauptknoten berechnet dann die Verzögerung für die Hälfte des Wegs aus dem Wert des Hauptknotenzählers minus dem Wert des Zielknotenzählers, wobei das Ergebnis dann durch zwei geteilt wird.

Schritt 7: Der Hauptknoten sendet eine Nachricht an den Zielkno ten, (1) um anzufordern, daß er in dem gekennzeichneten Zeitabschnitt der gekennzeichneten Verknüpfung in dem Rückführmodus bleibt aber jetzt das Synchronisationssignal seiner CLK zur Verfügung stellt, und (2) daß er einen bestimmten Wert, wie er in Schritt 6 berechnet wurde, in den Voreinstellungsmechanismus der CLK für deren Taktkette lädt.

Schritt 8: Der ICC des Hauptknotens sendet das eindeutige Bitmu ster an den Zielknoten gleichzeitig mit dem nächsten größeren Satztakt. Wenn dieses eindeutige Bitmuster von dem Zielknoten empfangen wird, wird der unter Punkt (2) von Schritt 7 notierte Wert in die Taktkette der CLK des Zielknotens geladen. Wenn das eindeutige Bitmuster im ICC des Hauptknotens als Ergebnis der Tatsache, das es der Zielknoten zurück geführt hat, empfangen wird, ist der Synchronisationsprozeß abgeschlos sen. Zu diesem Zeitpunkt, sind die Taktketten der CLKs des Hauptknotens und des Zielknotens auf weniger als 1 Mikrosekunde synchronisiert.

In Fig. 3 ist ein erstes Flußdiagramm für die Erfindung gezeigt. Dieses Flußdiagramm stellt ein Verfahren zum Berechnen der Zeitverzöge rung für den Kanal dar, der den Hauptknoten mit dem Zielknoten ver knüpft. In diesem Flußdiagramm wird angenommen, daß der Hauptknoten letztlich den Wert dieser Zeitverzögerung berechnet.

Beginnen wir mit dem Hauptknoten. Der Hauptknoten beginnt den Ablauf bei Schritt 301 und geht dann zu Schritt 303. Hier sendet der Hauptknoten ein eindeutiges Bitmuster oder eine Marke an den Zielknoten. Gleichzeitig mit diesem Schritt 303 startet der Hauptknoten in Schritt 305 eine Uhr oder einen Zeitgeber. Es ist klar, daß der hier genannte Zeitge ber zum Beispiel eine geeignete, dem Hauptknoten zur Verfügung ste hende Hardware- oder Softwarezeitgeberquelle sein kann.

Die Marke wird daraufhin über den Kanal an den Zielknoten ge schickt. Diese Übertragung oder dieses Senden wird durch die gestri chelte Linie 321 dargestellt. Der Hauptknoten geht dann zu Schritt 307, wo er darauf wartet, die Marke von dem Zielknoten zurückzuerhalten.

Gehen wir nun zum Zielknoten. Der Zielknoten wartet zu Anfang darauf, die Marke vom Hauptknoten zu empfangen. Dies wird durch den Bestimmungsschritt 331 dargestellt, wo der Zielknoten wartet, bis er fest stellt, daß er die Marke erhalten hat. Sobald er die Marke erhält, startet der Zielknoten eine Uhr oder einen Zeitgeber in Schritt 333. Es ist klar, daß der hier genannte Zeitgeber zum Beispiel eine geeignete, dem Ziel knoten zur Verfügung stehende Hardware- oder Softwarezeitgeberquelle sein kann.

Der Zielknoten geht dann zu Schritt 335, wo er auf den vorhan denen nächsten Zeitabschnitt für die T1-Verknüpfungsanordnung zum Zu rücksenden der Marke an den Hauptknoten wartet. Wenn der gewünschte Zeitabschnitt zur Verfügung steht, wird die Marke gesendet. Dieser Schritt des Zurücksendens der Marke an den Hauptknoten ist durch die gestrichelte Linie 323 dargestellt.

Nach Zurücksenden der Marke an den Hauptknoten, geht der Ziel knoten als nächstes zu Schritt 337, wo er die Zeitdauer, während der er die Marke hielt, bestimmt. Anders bezeichnet, ist diese "Belegungsdauer" das Zeitintervall, das damit beginnt, daß der Zielknoten die Marke emp fängt, und damit endet, daß der Zielknoten die Marke sendet. Diese Beleg dauer kann natürlich direkt von der Zielknotentaktgeberquelle erhalten werden, die zuvor in Schritt 333 ausgelöst wurde.

Nach Bereitstellen der Belegdauer geht der Zielknoten zu Schritt 339, wo er die Belegdauerinformation an den Hauptknoten sendet. Der Zielknoten kann diese Aufgabe durchführen, indem er zum Beispiel die Belegdauer als ein oder mehrere Binärwörter kodiert und sie über Kanal T1 an den Hauptknoten sendet. Dieser Sendeschritt der Belegdauer an den Hauptknoten ist durch die gestrichelte Linie 325 dargestellt.

Die nächste Aufgabe des Hauptknotens ist zu warten, bis er die Marke vom Zielknoten erhält. Die ist durch den Bestimmungsschritt 307 dargestellt, wo der Hauptknoten bestimmt, ob er die Marke erhalten hat. Nach Erhalt der Marke geht der Hauptknoten zu Schritt 309, wo der die Zeit bestimmt, die seit dem Senden der Marke an den Zielknoten vergan gen ist. Anders ausgedrückt, ist diese "verstrichene Zeit" das Zeitinter vall, das damit beginnt, daß der Hauptknoten die Marke sendet, und damit endet, daß der Hauptknoten die Marke empfängt. Die verstrichene Zeit kann natürlich direkt von der Zeitgeberquelle des Hauptknotens, die zu vor in Schritt 305 ausgelöst wurde, erhalten werden.

Der Hauptknoten wartet als nächstes darauf, die Belegdauerinforma tion vom Zielknoten zu erhalten. Das ist durch den Bestimmungsschritt 311 dargestellt, in dem der Hauptknoten bestimmt, ob er die Belegdauer empfangen hat. Nach Erhalt der Belegdauer, geht der Hauptknoten zu Schritt 313, wo der die Zeitverzögerung auf der Basis der Differenz zwi schen der verstrichenen Zeit und der Belegdauer berechnet.

Nach Berechnen der Zeitverzögerung geht der Ablauf als nächstes (Schritt 315) zum Startschritt 301 zurück.

Nun wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Dort ist ein zweites Flußdia gramm entsprechend der Erfindung gezeigt. Dieses Flußdiagramm zeigt ein alternatives Verfahren zum Berechnen der Zeitverzögerung für den Kanal, der den Hauptknoten mit dem Zielknoten verbindet. In diesem Flußdia gramm wird angenommen, daß der Zielknoten letztendlich den Wert dieser Zeitverzögerung berechnet.

Beginnen wir mit dem Hauptknoten. Der Hauptknoten beginnt den Prozeß bei Schritt 401 und geht dann zu Schritt 403. Hier sendet der Hauptknoten die Marke an den Zielknoten und startet eine Uhr oder einen Zeitgeber in Schritt 405.

Die Marke wird dann an den Zielknoten gesandt, was durch die ge strichelte Linie 421 dargestellt ist. Der Hauptknoten geht dann zu Schritt 407, wo er darauf wartet, die Marke von dem Zielknoten zurückzuempfan gen.

Gehen wir nun zum Zielknoten. Der Zielknoten wartet anfänglich darauf, die Marke von dem Hauptknoten in Schritt 431 zu empfangen. So bald er die Marke empfängt, startet der Zielknoten eine Uhr oder einen Zeitgeber in Schritt 433.

Als nächstes geht der Zielknoten zu Schritt 435, wo er auf den nächsten zur Verfügung stehenden Zeitabschnitt für die Verknüpfungs vorrichtung T1 wartet, um die Marke an den Hauptknoten zurückzusen den. Wenn der gewünschte Zeitabschnitt zur Verfügung steht, wird die Marke gesendet, was durch die gestrichelte Linie 423 dargestellt ist.

Nach Zurücksenden der Marke an den Hauptknoten bestimmt der Zielknoten als nächstes die Belegdauer in Schritt 437. Diese Belegdauer kann natürlich direkt von der Zielknotenzeitgeberquelle, die zuvor in Schritt 433 ausgelöst wurde, erhalten werden. Nach Erhalt der Belegdauer geht der Zielknoten als nächstes zu Schritt 461, wo er darauf wartet die Information über die verstrichene Zeit vom Hauptknoten zu erhalten.

Wieder beim Hauptknoten, ist dessen nächste Aufgabe, zu warten, bis er die Marke vom Zielknoten erhält. Das ist durch den Bestimmungs schritt 407 dargestellt, wo der Hauptknoten feststellt, ob er die Marke erhalten hat. Nach Erhalt der Marke geht der Hauptknoten zu Schritt 409, wo der die verstrichene Zeit bestimmt. Diese verstrichene Zeit kann na türlich direkt von der Hauptknotenzeitgeberquelle, die zuvor in Schritt 405 ausgelöst wurde, erhalten werden.

Nach Erhalt der verstrichenen Zeit (Schritt 409) geht der Haupt knoten zu Schritt 451, wo er die Information über die verstrichene Zeit an den Zielknoten sendet. Der Hauptknoten kann die Aufgabe zum Beispiel erfüllen, indem er die verstrichene Zeit als ein oder mehrere binäre Wör ter kodiert und sie über Kanal T1 an den Zielknoten sendet. Der Schritt des Sendens der verstrichenen Zeit an den Zielknoten ist durch die ge strichelte Linie 453 dargestellt.

Wieder beim Zielknoten, wartet dieser als nächstes auf den Erhalt der Information über die verstrichene Zelt vom Hauptknoten. Das ist durch den Bestimmungsschritt 461 dargestellt, wo der Zielknoten fest stellt, ob er die verstrichene Zeit empfangen hat. Nach Erhalt der ver strichenen Zeit, geht der Zielknoten zu Schritt 463, wo der die Zeitverzö gerung auf der Basis der Differenz zwischen der verstrichenen Zeit und der Belegdauer berechnet.

Nach Berechnen der Zeitverzögerung geht der Ablauf (Schritt 465) zum Startschritt 401 zurück.

Nun wird Bezug genommen auf Fig. 5. Dort ist ein drittes Flußdia gramm nach der Erfindung gezeigt. Dieses Flußdiagramm zeigt ein Verfah ren zur Selbstsynchronisation des Zielknotens mit dem Hauptknoten auf der Basis des Wertes (Δ t) der Zeitverzögerung des Verknüpfungskanals. In diesem Flußdiagramm wird angenommen, daß der Hauptknoten den Wert für diese Zeitverzögerung bestimmt.

Beginnend beim Hauptknoten startet der Ablauf mit Schritt 501 und geht zu Schritt 503. Hier stellt der Hauptknoten den Wert Δ t der Zeitver zögerung zur Verfügung. Der Hauptknoten kann die Zeitverzögerung zum Beispiel durch das Verfahren der Fig. 3 zur Verfügung stellen.

Nach dem Bereitstellen der Zeitverzögerung (Δ t) geht der Haupt knoten zu Schritt 505, wo er die Zeitverzögerungsinformation an den Ziel knoten sendet. Der Hauptknoten kann diese Aufgabe erfüllen, indem er zum Beispiel den Wert der Zeitverzögerung als ein oder mehrere binäre Wörter kodiert und sie über Kanal T1 an den Zielknoten sendet. Dieser Schritt des Sendens des Zeitverzögerungswerts (Δ t) vom Hauptknoten an den Zielknoten ist durch die gestrichelte Linie 521 dargestellt.

Nach Senden des Zeitverzögerungswerts geht der Hauptknoten zu Schritt 507, wo er eine Nachricht an den Zielknoten sendet, die den Ziel knoten über einen zukünftigen Zeitpunkt (T₀) informiert, zu dem der Hauptknoten ein Synchronisationssignal an den Zielknoten senden wird. Der Hauptknoten kann diese Nachricht durch ein geeignetes Verfahren übersenden, zum Beispiel durch Kodieren der Nachricht als ein oder meh rere binäre Wörter und durch Senden an den Zielknoten über Kanal T1. Dieser Schritt des Sendens der Nachricht, die den Zeitpunkt (T₀) angibt, an dem der Hauptknoten das Synchronisationssignal an den Zielknoten senden wird, ist durch die gestrichelte Linie 523 dargestellt.

Der Hauptknoten geht dann zu Schritt 509, wo er bis t=T₀ wartet. Genau bei t=T₀ geht der Hauptknoten zu Schritt 511, wo er das Syn chronisationssignal an den Zielknoten sendet. Das Synchronisationssignal kann natürlich ein eindeutiges Bitmuster, ähnlich der zum Messen der Zeitverzögerung verwendeten Marke, sein. Dieser Schritt des Sendens der Synchronisationsmarke bei exakt t=T₀ ist durch die gestrichelt Linie 525 dargestellt.

Der Zielknoten wartet anfänglich auf den Erhalt der Verzögerungs zeitinformation vom Hauptknoten in Schritt 531. Nach Erhalt dieser Infor mation geht der Zielknoten zu Schritt 533, wo er die Nachricht erhält, die angibt, daß der Hauptknoten ein Synchronisationssignal genau bei t=T₀ senden wird. Der Zielknoten geht dann zu Schritt 535, wo er das Syn chronisationssignal empfängt.

Aufgrund der Zeitverzögerung Δ t des Kanals empfängt der Zielkno ten dieses Synchronisationssignal nicht bei t=T₀ sondern zu einer spä teren Zeit t=T₀+Δ t. Der Zielknoten geht dann zu Schritt 537, wo er seine eigene Uhr basierend auf t=T₀+Δ t synchronisiert oder einstellt.

Nach Abschluß des Synchronisationsprozesses geht der Ablauf wie der (Schritt 539) zum Startschritt 501 zurück.

In Fig. 6 ist ein viertes Flußdiagramm nach der Erfindung gezeigt.

Dieses Flußdiagramm zeigt ein Verfahren zur Selbstsynchronisation des Zielknotens mit dem Hauptknoten auf der Basis der Zeitverzögerung (Δ t) des Verknüpfungskanals. In diesem Flußdiagramm wird angenommen, daß der Zielknoten den Wert dieser Zeitverzögerung berechnet.

Beginnend beim Zielknoten startet der Ablauf bei Schritt 601 und geht dann zu Schritt 603. Hier berechnet der Zielknoten den Wert Δ t der Zeitverzögerung und stellt ihn zur Verfügung. Der Zielknoten kann diesen Zeitverzögerungswert zum Beispiel nach dem Verfahren von Fig. 4 bereit stellen.

Zum geeigneten Zeitpunkt (Schritt 607) sendet der Hauptknoten eine Nachricht an den Zielknoten, um den Zielknoten über einen zukünftigen Zeitpunkt (T₀) zu informieren, zu dem der Hauptknoten ein synchroni siertes Signal an den Zielknoten sendet. Der Hauptknoten kann diese Nachricht durch ein geeignetes Verfahren übersenden, wie zum Beispiel durch Kodieren der Nachricht als ein oder mehrere binäre Wörter und durch Senden an den Zielknoten über den T1-Kanal. Dieser Schritt des Sendens der Nachricht, die den Zeitpunkt (T₀) angibt, zu dem der Haupt knoten das Synchronisationssignal senden wird, ist durch die gestrichelte Linie 623 dargestellt.

Der Hauptknoten geht dann zu Schritt 609, wo er bis t=T₀ wartet. Genau bei t=T₀ geht der Hauptknoten zu Schritt 611, wo er das Syn chronisationssignal an den Zielknoten sendet. Das Synchronisationssignal kann natürlich ein eindeutiges Bitmuster ähnlich der zum Messen der Zeitverzögerung verwendeten Marke sein. Dieser Schritt des Sendens der Synchronisationsmarke genau bei t=T₀ ist durch die gestrichelte Linie 625 dargestellt.

Zum geeigneten Zeitpunkt (Schritt 633) empfängt der Zielknoten die Nachricht, die angibt, daß der Hauptknoten ein Synchronisationssignal ge nau bei t=T₀ an den Zielknoten senden wird. Der Zielknoten geht dann zu Schritt 635, wo er das Synchronisationssignal empfängt.

Als Folge der Kanalverzögerungszeit Δ t empfängt jedoch der Ziel knoten dieses Synchronisationssignal nicht bei t=T₀ sondern zu einem späteren Zeitpunkt t=T₀+Δ t. Der Zielknoten geht dann zu Schritt 637, wo er seine eigene Uhr auf der Basis von t=T₀+Δ t synchronisiert oder einstellt.

Nach Abschluß des Synchronisationsprozesses geht der Ablauf (Schritt 639) zum Startschritt 601 zurück.

Während verschiedene Ausführungsbeispiele einer verbesserten Synchronisationstechnik nach der vorliegenden Erfindung hiervor be schrieben wurden, wird der Schutzbereich der Erfindung durch die nachfolgenden Patentansprüche bestimmt.

Claims

1. Zelluläres Funktelephonsystem mit wenigstens einem Hauptknoten (201), der über einen Telekommunikationskanal (261), wie etwa eine T1- oder CEPT-Leitung, mit einem Zielknoten (221) verbunden ist, wobei dieses System zum Messen der Zeitverzögerung der Telekommunikationsleitung angeordnet ist und dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptknoten umfaßt:
eine Sendevorrichtung (203) zum Senden eines ersten Signals zum Zielknoten; und
eine Vorrichtung, die auf die Sendevorrichtung zum Starten einer ersten Uhr (207) reagiert;
der Zielknoten umfaßt:
eine Empfangsvorrichtung (223) für das erste Signal;
eine Vorrichtung, die auf das erste Signal zum Starten einer zwei ten Uhr (227) reagiert;
eine Vorrichtung zum Senden eines zweiten Signals an den Haupt knoten;
eine Vorrichtung, die auf die erste Sendevorrichtung zum Bereit stellen einer Belegdauer basierend auf der zweiten Uhr reagiert; und
eine zweite Sendevorrichtung zum Senden der Belegdauer an den Hauptknoten;
der Hauptknoten außerdem umfaßt:
eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen des zweiten Signals;
eine erste Bereitstellungsvorrichtung, die auf die Empfangsvor richtung reagiert, um eine verstrichene Zeit basierend auf der ersten Uhr bereit zu stellen;
eine zweite Bereitstellungsvorrichtung zum Bereitstellen der Beleg dauer; und
einer Vorrichtung (205) zum Berechnen der Zeitverzögerung basie rend auf der Differenz zwischen der verstrichenen Zeit und der Beleg dauer.

2. Zelluläres Funktelephonsystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Sendevorrichtung des Zielknotens eine Vor richtung zum Senden eines dritten Signals an den Hauptknoten basierend auf der Belegdauer umfaßt und daß die zweite Bereitstellungsvorrichtung des Hauptknotens eine Vorrichtung zum Empfangen des dritten Signals vom Zielknoten umfaßt.

3. Zelluläres Funktelephonsystem mit wenigstens einem Hauptknoten (201), der über einen Telekommunikationskanal (261), wie etwa eine T1- oder CEPT-Leitung, mit einem Zielknoten (221) verbunden ist, wobei dieses System zum Messen der Zeitverzögerung der Telekommunikationsleitung angeordnet ist und dadurch gekennzeichnet, daß
der Hauptknoten umfaßt:
eine erste Sendevorrichtung (203) zum Senden eines ersten Signals zum Zielknoten; und
eine Vorrichtung, die auf die erste Sendevorrichtung zum Starten einer ersten Uhr (207) reagiert;
der Zielknoten umfaßt:
eine Empfangsvorrichtung (223) für das erste Signal;
eine Vorrichtung, die auf das erste Signal zum Starten einer zwei ten Uhr (227) reagiert;
eine Vorrichtung zum Senden eines zweiten Signals an den Haupt knoten;
eine Vorrichtung, die auf die erste Sendevorrichtung zum Bereit stellen einer Belegdauer basierend auf der zweiten Uhr reagiert;
der Hauptknoten außerdem umfaßt:
eine Empfangsvorrichtung zum Empfangen des zweiten Signals;
eine Vorrichtung, die auf die Empfangsvorrichtung reagiert, um eine verstrichene Zeit basierend auf der ersten Uhr bereitzustellen;
eine zweite Sendevorrichtung zum Senden der verstrichenen Zeit an den Zielknoten;
der Zielknoten außerdem umfaßt:
eine zweite Bereitstellungsvorrichtung zum Bereitstellen der Beleg dauer; und
einer Vorrichtung (225) zum Berechnen der Zeitverzögerung basie rend auf der Differenz zwischen der verstrichenen Zeit und der Beleg dauer.

4. Zelluläres Funktelephonsystem nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Sendevorrichtung des Hauptknotens eine Vorrichtung zum Senden eines dritten Signals an den Zielknoten basie rend auf der verstrichenen Zeit umfaßt und daß die zweite Bereitstel lungsvorrichtung des Zielknotens eine Vorrichtung zum Empfangen des dritten Signals vom Hauptknoten umfaßt.

5. Zielknoten (221) zur Verwendung in einem zellulären Funktele phonsystem, wobei der Zielknoten zur Verbindung mit einem Hauptknoten (201) über einen Kanal (261) angeordnet ist und eine Vorrichtung zum Messen der Zeitverzögerung dieses Kanals umfaßt, dadurch gekennzeich net, daß er umfaßt:
eine erste Empfangsvorrichtung (223) zum Empfang eines ersten, von dem Hauptknoten gesendeten Signals;
eine Vorrichtung zum Senden eines zweiten Signals an den Haupt knoten;
eine erste Bereitstellungsvorrichtung zum Bereitstellen einer Beleg dauer basierend auf der Differenz zwischen der Zeit, zu der der Zielkno ten das erste Signal empfangen hat, und der Zeit, zu der der Zielknoten das zweite Signal gesendet hat;
eine zweite Empfangsvorrichtung zum Empfangen der verstrichenen Zeit von dem Hauptknoten basierend auf der Differenz zwischen der Zeit, zu der der Hauptknoten das erste Signal gesendet hat, und der Zeit, zu der der Hauptknoten das zweite Signal empfangen hat;
eine Vorrichtung (225) zum Berechnen der Zeitverzögerung basie rend auf der Differenz zwischen der verstrichenen Zeit und der Beleg dauer.

6. Zielknoten (221) zur Verwendung in einem zellulären Funktele phonsystem, wobei der Zielknoten zur Verbindung mit einem Hauptknoten (201) über einen Kanal (261) angeordnet ist und eine Vorrichtung zum Messen der Zeitverzögerung dieses Kanals umfaßt, dadurch gekennzeich net, daß er umfaßt:
eine erste Empfangsvorrichtung (223) zum Empfang eines ersten, von dem Hauptknoten gesendeten Signals;
eine Vorrichtung zum Senden eines zweiten Signals an den Haupt knoten;
eine Bereitstellungsvorrichtung zum Bereitstellen einer Belegdauer basierend auf der Differenz zwischen der Zeit, zu der der Zielknoten das erste Signal empfangen hat, und der Zeit, zu der der Zielknoten das zweite Signal gesendet hat;
eine Vorrichtung zum Senden der Belegdauer an den Hauptknoten.

7. Zelluläres Funktelephonsystem mit wenigstens einem Zielknoten (221), wobei der Zielknoten zur Verbindung mit einem Hauptknoten (201) über einen Kanal (261) angeordnet ist und eine Vorrichtung zum Messen der Zeitverzögerung dieses Kanals umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:
eine erste Empfangsvorrichtung (223) zum Empfang eines ersten, von dem Hauptknoten gesendeten Signals;
eine Vorrichtung zum Senden eines zweiten Signals an den Haupt knoten;
eine erste Bereitstellungsvorrichtung zum Bereitstellen einer Beleg dauer basierend auf der Differenz zwischen der Zeit, zu der der Zielkno ten das erste Signal empfangen hat, und der Zeit, zu der der Zielknoten das zweite Signal gesendet hat;
eine zweite Empfangsvorrichtung zum Empfangen der verstrichenen Zeit von dem Hauptknoten basierend auf der Differenz zwischen der Zeit, zu der der Hauptknoten das erste Signal gesendet hat, und der Zeit, zu der der Hauptknoten das zweite Signal empfangen hat;
eine Vorrichtung (225) zum Berechnen der Zeitverzögerung basie rend auf der Differenz zwischen der verstrichenen Zeit und der Beleg dauer.

8. Zelluläres Funktelephonsystem mit wenigstens einem Zielknoten (221), wobei der Zielknoten zur Verbindung mit einem Hauptknoten (201) über einen Kanal (261) angeordnet ist und eine Vorrichtung zum Messen der Zeitverzögerung dieses Kanals umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:
eine erste Empfangsvorrichtung (223) zum Empfang eines ersten, von dem Hauptknoten gesendeten Signals;
eine Vorrichtung zum Senden eines zweiten Signals an den Haupt knoten;
eine Bereitstellungsvorrichtung zum Bereitstellen einer Belegdauer basierend auf der Differenz zwischen der Zeit, zu der der Zielknoten das erste Signal empfangen hat, und der Zeit, zu der der Zielknoten das zweite Signal gesendet hat;
eine Vorrichtung zum Senden der Belegdauer an den Hauptknoten.

9. Zelluläres Funktelephonsystem mit wenigstens einem Zielknoten (221) mit einer Uhr (225), der mit einem Hauptknoten (201) über einen Kanal (261) verbunden ist, wobei das System zum Synchronisieren der Uhr des Zielknotens mit dem Hauptknoten angeordnet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hauptknoten umfaßt:
eine Vorrichtung (203) zum Bereitstellen der Zeitverzögerung des Kanals;
eine erste Sendevorrichtung zum Senden der Zeitverzögerung an den Zielknoten;
eine zweite Sendevorrichtung zum Senden einer Nachricht an den Zielknoten, die anzeigt, daß er zu einer vorgegebenen Zeit ein vorgegebe nes Signal senden wird;
eine dritte Sendevorrichtung zum Senden des vorgegebenen Si gnals;
der Zielknoten umfaßt:
eine erste Empfangsvorrichtung (223) zum Empfang der Verzöge rungszeit;
eine zweite Empfangsvorrichtung zum Empfang der Nachricht;
eine dritte Empfangsvorrichtung zum Empfang des vorgegebenen Signals;
eine Vorrichtung zum Einstellen der Uhr (227) basierend auf der vorgegebenen Zeit und der Zeitverzögerung.

10. Zelluläres Funktelephonsystem mit wenigstens einem Zielknoten (221) mit einer Uhr (225), der mit einem Hauptknoten (201) über einen Kanal (261) verbunden ist, wobei das System zum Synchronisieren der Uhr des Zielknotens mit dem Hauptknoten angeordnet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hauptknoten umfaßt:
eine erste Sendevorrichtung (203) zum senden einer Nachricht an den Zielknoten, die anzeigt, daß er zu einer vorgegebenen Zeit ein vorge gebenes Signal senden wird;
eine zweite Sendevorrichtung zum Senden des vorgegebenen Si gnals;
der Zielknoten umfaßt:
eine Vorrichtung (223) zum Bereitstellen der Zeitverzögerung des Kanals;
eine erste Empfangsvorrichtung zum Empfang der Nachricht;
eine zweite Empfangsvorrichtung zum Empfang des vorgegebenen Signals;
eine Vorrichtung zum Einstellen der Uhr basierend auf der vorge gebenen Zeit und der Zeitverzögerung.