DE60032542T2

DE60032542T2 - Synchronisationsanordnung für ein DECT-Funkkommunikationsnetzwerk

Info

Publication number: DE60032542T2
Application number: DE2000632542
Authority: DE
Inventors: Pierre Bernadac
Original assignee: TRT Lucent Technologies SA
Current assignee: TRT Lucent Technologies SA
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2020-04-21
Also published as: EP1061673A1; DE60032542D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Synchronisationssystem von Funkendgeräten in einem DECT-Telekommunikationsnetz.
Das europäische DECT-System schnurloser digitaler Kommunikation ist gegenwärtig eine der am meisten benutzten Technologien zum Verbinden von Telefonteilnehmern. Das benutzte Frequenzband von 1880 bis 1900 MHz ist gemäß dem FDMA (Frequency Division Multiple Access – Vielfachzugriff im Frequenzmultiplex) genannten Verfahren in zehn Trägerfrequenzen mit einer Rahmenstruktur für jede eingeteilt. Die Rahmenzeitteilung wird durch ein TDMA-Verfahren (Time Division Multiple Access – Vielfachzugriff im Zeitmultiplex) ausgeführt. Jeder Rahmen ist in 24 Zeitabschnitte eingeteilt, von denen 12 zur Übertragung von der Station zum Funkendgerät und die anderen 12 vom Funkendgerät zur Station dienen. Dieses Verfahren stellt eine Systemkapazität von 120 Kanälen bereit, wobei jedes Funkendgerät auf jedem dieser Kanäle und gleichzeitig auf 12 von ihnen abstrahlen kann. Eine bidirektionale Kommunikation erfordert nur zwei Zeitabschnitte; die Station kann dann die anderen Zeitabschnitte der Überwachung der in ihrem Bereich verfügbaren Kanäle und auf jeder Frequenz widmen.
Die Architektur eines mit dem DECT-System arbeitenden Kommunikationsnetzes ist allgemein die folgende: feste oder mobile DECT-Stationen kommunizieren über Funkstrecke mit den Funkendgeräten, die mit Basisstationen verbunden sind, die wiederum über eine automatische Vermittlungsstelle mit dem klassischen Telefonnetz verbunden sind; jede Basisstation ist mit einem oder mehreren Funkendgeräten verbunden, die jeweils einen Sender/Empfänger umfassen. Wenn eine Mehrzahl von Funkendgeräten mit der gleichen Basisstation verknüpft ist, spricht man dann über Nachbar- oder angrenzende Funkendgeräte. Die Funkendgeräte sind allgemein über E1-Strecken (oder sonst über T1-Strecken) mit ihrer Basisstation verbunden. Kurz gesagt ist eine E1-Strecke eine digitale Drahtverbindung für die Übertragung von Daten mit 2 Mbps. Die E1-Strecke, ist im Standard G704 definiert.
Damit das Netz gut funktioniert, sind die Funkendgeräte auf mehreren Ebenen synchronisiert. Zuallererst werden die Funkendgeräte auf der Rahmenebene synchronisiert, das heißt, sie sind so synchronisiert, daß die DECT-Rahmen der verschiedenen Funkendgeräte des Netzes synchron laufen. Insbesondere ermöglicht dies die leichtere Erkennung von Datenkonflikten, wenn zwei Funkendgeräte auf dem gleichen Funkkanal abstrahlen. Diese Synchronisation wird Rahmensynchronisation genannt.
Die Nachbarfunkendgeräte des Netzes sind auch auf der Ebene des DECT-Mehrfachrahmens synchronisiert. Es ist zu beachten, daß ein DECT-Mehrfachrahmen aus 16 DECT-Rahmen zusammengesetzt ist und daß jeder DECT-Rahmen unterschiedliche, für die Stationen bestimmte Zeichengabeinformationen enthält, was bedeutet, daß der Rahmen der Gruppe n in einem DECT-Mehrfachrahmen nicht die gleichen Zeichengabeinformationen wie der Rahmen der Gruppe n+1 enthält. Andererseits enthält dieser Rahmen der Gruppe n die gleichen Zeichengabeinformationen wie ein Rahmen des Ranks n in einem DECT-Mehrfachrahmen eines Nachbarfunkendgeräts. Wenn daher die Funkendgeräte des Netzes auf der Mehrfachrahmenebene synchronisiert sind, ermöglicht dies die Sicherstellung einer Kontinuität der durch eine Station empfangenen Zeichengabeinformationen, wenn die letztere das Funkendgerät wechselt und von einem Funkendgerät B1 zu einem Nachbarfunkendgerät B2 umschaltet. Vor dem Umschalten kommuniziert die Station mit dem Funkendgerät B1 mittels des Rahmens der Gruppe n des auf das Funkendgerät B1 bezogenen Mehrfachrahmens und kommuniziert nach dem Umschalten mit dem Funkendgerät B2 mittels des auf das Funkendgerät B2 bezogenen Rahmens der Gruppe n+1. Diese Synchronisation wird Mehrfachrahmensynchronisation genannt.
Nach dem gleichen Prinzip werden Nachbarfunkendgeräte in einem DECT-Netz auch auf der Ebene der DECT-Mehrfachrahmennummer synchronisiert. In der Tat besitzt jeder DECT-Mehrfachrahmen eine seiner Gruppe in einem Block von 2²⁴ Mehrfachrahmen entsprechende Nummer. Diese codierte Nummer auf 24 Bit wird insbesondere gegebenenfalls zum Verschlüsseln von Kommunikationen benutzt. Die Nachbarfunkendgeräte des Netzes werden auf dieser Ebene synchronisiert, so daß, wenn eine Station von einem Funkendgerät zu einem anderen Nachbarfunkendgerät umschaltet, die durch diese zwei Funkendgeräte abgestrahlten Mehrfachrahmen die gleiche Nummer aufweisen. Das neue Funkendgerät kann dann die durch das erste Funkendgerät begonnene Verschlüsselung fortsetzen. Diese Synchronisation wird Mehrfachrahmennummer-Synchronisation genannt.
Zusätzlich werden die Nachbarfunkendgeräte des Netzes auf der Ebene der Empfangsträgerfrequenzen synchronisiert. In der Tat streut jede Basisstation andauernd für alle Stationen bestimmte Informationen aus, die die Empfangsfrequenz ihrer Funkendgeräte für den nachfolgenden DECT-Rahmen anzeigen. So kann ein Endgerät, das zur Basisstation abstrahlen möchte, die zum Kommunizieren mit ihr zu benutzende Trägerfrequenz zur Zeit des nächsten DECT-Rahmens kennen. Diese Information wird allgemein durch den Begriff Primary Scanning Carrier Number (PSCN) angezeigt. Die Empfangsträgerfrequenz ändert sich periodisch mit jedem DECT-Rahmen: f0, f1 bis f9 und dann wieder f0 usw. Die Nachbarfunkendgeräte werden so synchronisiert, so daß sie in jedem Augenblick die gleiche Empfangsträgerfrequenz aufweisen. Diese Synchronisation wird Empfangsträgersynchronisation oder in der technischen Sprache Scanning Radio-Synchronisation genannt.
Zum Betrieb dieser vier Synchronisationsebenen ist allgemein eine Synchronisationsquelle für jede Gruppe von Nachbarfunkendgeräten vorgesehen. Diese Quelle ist mittels einer seriellen Verbindung des Typs RS422 mit den Nachbarfunkendgeräten verknüpft. Diese Quelle hat die Aufgabe der Abgabe von Synchronisationsimpulsen, beispielsweise alle 100 ms zum Synchronisieren der Trägerfrequenz, alle 160 ms zum Synchronisieren des Mehrfachrahmens und alle 2²⁴ × 160 ms zum Synchronisieren der Mehrfachrahmennummer.
Obwohl sie einfach zu betreiben ist, ist diese Lösung trotzdem unpraktisch, da sie eine große Anzahl Kabel zum Verknüpfen der Gruppe von Nachbarfunkendgeräten mit der Synchronisationsquelle erfordert.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Synchronisationssystem für Funkendgeräte bereitzustellen, das es ermöglicht, die Anzahl von zur Verbindung mit der Quelle notwendigen Kabeln bedeutend zu verringern.
Dafür ist erfindungsgemäß die Verbindung der Synchronisationsquelle mit der Basisstation zum Synchronisieren der über die E1- oder T1-Strecken ausgetauschten Rahmen mit Hilfe dieser Quelle und zum Einführen von Daten in diese Rahmen zum Synchronisieren der Funkendgeräte untereinander vorgesehen.
Aus der deutschen veröffentlichten Patentanmeldung DE-A-4333000 ist die Bereitstellung eines Synchronisationssystems mit mehreren Funkendgeräten in einem DECT-Telekommunikationsnetz mit einer Mehrzahl von Basisstationen bekannt, wobei jede Basisstation über E1- bzw. T1-Strecken mit einer Menge von Nachbarfunkendgeräten verbunden ist, wobei jedes Funkendgerät auch über eine DECT-Funkstrecke mit mehreren DECT-Funkstationen verbunden ist, wobei im Gebrauch die über die E1- oder T1-Strecken ausgetauschten Daten in Zeitrahmen der ersten Art und die über die DECT-Funkstrecken ausgetauschten Daten in Zeitrahmen der zweiten Art angeordnet sind, wobei im Gebrauch die Zeitrahmen der ersten Art synchronisiert zwischen der Gruppe von Basisstationen und der Gruppe von Funkendgeräten übertragen werden, und auf solche Weise, daß die Zeitrahmen der ersten Art Synchronisationsdaten führen, um Synchronisation der Zeitrahmen der zweiten Art sicherzustellen.
Gegenüber der Offenbarung von DE-A-4333000 ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrahmen der ersten Art eine Mehrfachrahmennummer der zweiten Art führen.
Vorteilhafterweise führen die Zeitrahmen der ersten Art auch Synchronisationsdaten zum Sicherstellen von Synchronisation der Mehrfachrahmen der zweiten Art von Funkendgeräten einer gleichen Gruppe und Daten zum Sicherstellen der Synchronisation von Empfangsträgern von Zeitrahmen der zweiten Art.
Diese Lösung erfordert nur ein Kabel pro Gruppe von Nachbarfunkendgeräten, da die Synchronisationsquelle eindeutig mit der Basisstation verbunden ist, die die Synchronisation zu den Funkendgeräten über die E1-Strecke (oder T1-Strecke) überträgt.
Sonstige Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der ausführlichen nachfolgenden Beschreibung erscheinen, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen geschrieben ist, bei denen:
1 ein Diagramm eines Telekommunikationsnetzes darstellt, das mit dem Synchronisationssystem der Erfindung arbeiten kann;
2 ein ausführlicheres Diagramm der zum Betreiben der Erfindung notwendigen Mittel darstellt.
Das in 1 dargestellte DECT-Telekommunikationsnetz umfaßt eine automatische Vermittlungsstelle AT, die einerseits mit dem klassischen Telefonnetz und andererseits mit einer Mehrzahl von Basisstationen SB1 und SB2 verbunden ist. Diese Basisstationen sind über Drahtverbindungen mit der automatischen Vermittlungsstelle AT verknüpft. Die Basisstation SB1 ist mittels zweier Strecken des E1-Typs L1 bzw. L2 mit zwei Nachbarfunkendgeräten B1 und B2 verbunden. Andererseits ist die Basisstation SB2 mittels einer L3-Strecke des Typs E1 mit einer Basisstation SB3 verbunden. Mobile oder feste Stationen T1, T2, T3, T4 und T5 stehen in Funkverbindung mit den Funkendgeräten B1, B2 und B3. Man könnte sich selbstverständlich die Verwendung von T1-Strecken statt von Strecken des Typs E1 vorstellen.
Erfindungsgemäß werden die über die Strecken L1, L2 und L3 ausgetauschten Rahmen zuallererst mit einer Synchronisationsquelle S1 synchronisiert. In einer E1-Strecke weisen diese Rahmen eine Länge von 125 μs auf und jeder führt 32 Zeitabschnitte. Die Rahmen werden in der nachfolgenden Beschreibung Rahmen des ersten Typs genannt. Bezug nehmend auf 1 werden die über die Strecken L1 und L2 ausgetauschten Rahmen des ersten Typs durch die mit der Basisstation SB1 verbundene Synchronisationsquelle S1 synchronisiert und die über die Strecke L3 ausgetauschten Rahmen des ersten Typs werden durch eine Synchronisationsquelle S2 synchronisiert. Für jede Basisstation des Netzes ist eine identische Quelle vorgesehen. Diese Quelle ist typischerweise ein GPS-Empfänger (Global Positioning System) mit der Aufgabe der Abgabe von Synchronisationsimpulsen.
Weiterhin werden erfindungsgemäß die Synchronisations daten auch in die Rahmen der ersten Art eingeführt. Diese Daten sind für die Netzfunkendgeräte bestimmt und werden die Synchronisation der DECT-Rahmen der Netzfunkstrecken ermöglichen. Die DECT-Rahmen in der unten stehenden Beschreibung werden Rahmen der zweiten Art genannt. Das Synchronisationssystem der Erfindung ist auf ausführlichere Weise in 2 veranschaulicht.
2 stellt ein ausführliches Diagramm der Basisstation SB1 und der Nachbarfunkendgeräte B1 und B2 aus der 1 dar. Die Basisstation SB1 umfaßt eine erste Schnittstelle I1 zum Kommunizieren mit der automatischen Vermittlungsstelle AT über eine E1-Strecke. Weiterhin ist eine Pufferschaltung CT vorgesehen, um als eine Grenze zwischen dem mit der automatischen Vermittlungsstelle synchronisierten Teil der Basisstation und dem mit der S1-Synchronisationsquelle synchronisierten Teil der Basisstation zu wirken. Die Synchronisationsquelle S1 ist selbstverständlich mit dieser Pufferschaltung verbunden. Die Rahmen der ersten Art von dieser stationsseitigen Pufferschaltung CT werden dann von einem Verarbeitungsblock BT mit der Aufgabe der Einführung von Synchronisationsdaten in diese Rahmen bearbeitet. Die in diese Rahmen eingeführten Daten sollen die Endgeräte B1 und B2 über den Beginn eines Rahmens der zweiten Art, die Mehrfachrahmennummer der zweiten Art und den Rahmen der zweiten Art mit der Frequenz f0 als Trägerempfangsfrequenz informieren. Auch hat der Block BT die Aufgabe, in der Abgabe-Aufwärtsladeverbindung, des Erzeugens von Zeitrahmen der ersten Art, die für die Funkendgeräte B1 und B2 bestimmt sind, aus den Rahmen der Pufferschaltung CT und, in der Abwärtsladeverbindung, des Erzeugens eines einmaligen Rahmens aus denen der ersten Art, die von den Funkendgeräten B1 und B2 kommen. Es ist zu bemerken, daß im Fall der Basisstation SB2 es nicht nötig ist, irgendwelche anderen Daten als den Beginn der Rahmen der zweiten Art anzeigende Daten zu übertragen, da das an diese Basisstation angeschaltete Funkendgerät B3 kein Nachbarfunkendgerät besitzt.
Beispielsweise werden die Synchronisationsdaten im letzten Zeitabschnitt von Rahmen der ersten Art eingeführt. In diesem Zeitabschnitt ist die Reservierung beispielsweise von:

– einem Feld von 2 Bit zur Synchronisation der Rahmen der zweiten Art,
– einem Feld von 2 Bit zur Synchronisation der Mehrfachrahmen der zweiten Art,
– einem Feld von 2 Bit zur Synchronisation des Empfangsträgers, und
– einem Feld von 2 Bit zur Synchronisation der Mehrfachrahmennummer vorgesehen.

Wenn man betrachtet, daß ein Rahmen der zweiten Art (10 ms) einer Zeitlänge von 80 Rahmen der ersten Art (125 μs) entspricht, genügt es, eine Information, beispielsweise das Binärdatum 10 alle 80 Rahmen der ersten Art zu senden, um das Funkendgerät darüber zu informieren, daß der Beginn des nächsten Rahmens der ersten Art dem Beginn eines Rahmens der zweiten Art entspricht. In der Praxis wird durch den Verarbeitungsblock BT ein Datum in jeden Rahmen der ersten Art eingeführt, wobei sich der Wert dieses Datums ändert, so wie sich der Beginn des Rahmens der zweiten Art nähert. Beispielsweise wird durch den Block BT das Datum 10 in die drei Rahmen der ersten Art vor dem Beginn des Rahmens der zweiten Art und das Datum 01 in die 77 anderen Rahmen eingeführt.
Nach dem gleichen Grundsatz ist es alle 1280 (80·16) Rahmen der ersten Art notwendig, dem Funkendgerät Informationen zu senden, die es über den Beginn eines Mehrfachrahmens der zweiten Art informieren. Dafür wird durch den Verarbeitungsblock BT das Datum 10 in den Rahmen der ersten Art vor dem Beginn eines Mehrfachrahmens der zweiten Art und das Datum 01 in die 1279 anderen Rahmen der ersten Art eingeführt.
Zur Synchronisation des Empfangsträgers ist es notwendig, alle 800 (80·10) Rahmen der ersten Art Informationen zu senden, die die Trägerfrequenz f0 anzeigen. Dahingehend wird daher vom Block BT das Datum 10 in den Rahmen der ersten Art vor dem Rahmen der zweiten Art mit einer Empfangsträgerfrequenz der Frequenz f0 und das Datum 01 in die weiteren 799 Rahmen der ersten Art eingeführt.
Abschließend gibt es zur Synchronisation der Mehrfachrahmennummer 1280 (16·80) Rahmen der ersten Art zum Übertragen der 24 Bit der Nummer. In der Praxis werden vom Block BT die 2 höheren Bit der Mehrfachrahmennummer in die dem ersten Rahmen der zweiten Art entsprechenden 80 Rahmen der ersten Art eingeführt, wobei die 2 Bit der Nummer in die dem zweiten Rahmen der zweiten Art entsprechenden 80 Rahmen der ersten Art folgen, und so weiter für die 12·80 ersten Rahmen der ersten Art. Auch werden in die übrigen 4·80 Rahmen der ersten Art Daten zur Überprüfung oder Berichtigung von Fehlern eingeführt.
Die so abgeänderten Rahmen der ersten Art werden über Strecken L1 und L2 zu den Funkendgeräten B1 und B2 übertragen. An ihren Enden sind die Strecken L1 und L2 mit entsprechenden Schnittstellen zum Führen von Rahmen der ersten Art I2, I4 jeweils für L1 und I3, I5 für L2 ausgestattet. Es ist zu beachten, daß die Unterdrückung oder das Kurzschließen der an den Enden der Strecke in den Schnittstellen vorhandenen Jitterfilter vorgesehen ist. In der Tat ist es eine Angelegenheit der Beachtung des Standards EN 300 175-3 Anhang E, der angibt, daß der von einem Funkendgerät abgegebene Rahmen der zweiten Art 15 μs ±2 μs nach dem Rahmensynchronisationsimpuls entsprechend einem Beginn eines Rahmens der zweiten Art beginnen muß, wobei dieser Impuls durch die entsprechende Synchronisationsquelle S1 oder S2 bereitgestellt wird.
In den Funkendgeräten B1 und B2 werden die Rahmen der ersten Art durch Verarbeitungsblöcke C1 bzw. C2 verarbeitet. Diese Blöcke haben gleichzeitig die Aufgabe des:

– Gewinnens der Synchronisationsdaten aus den Rahmen der ersten Art,
– Übertragen dieser Synchronisationsdaten zu den Sender/Empfängern ER1 bzw. ER2 zum Synchronisieren der Rahmen der zweiten Art, die sie abgeben, und
– als Aufwärtsladeverbindung Umwandeln der Rahmen der ersten Art von der Schnittstelle I4 oder I5 in Rahmen der zweiten Art und als Abwärtsladeverbindung Umwandeln der Rahmen der zweiten Art in Rahmen der ersten Art.

Claims

Synchronisationssystem mit mehreren Funkendgeräten (B1, B2, B3) in einem DECT-Telekommunikationsnetz mit einer Mehrzahl von Basisstationen (SB1, SB2), wobei jede Basisstation mit einer Menge von Nachbar-Funkendgeräten durch E1- bzw. T1-Strecken (L1, L2, L3) verbunden ist, wobei jedes Funkendgerät auch mit mehreren DECT-Funkstationen (T1, T2, T3, T4, T5) durch eine DECT-Funkstrecke verbunden ist, wobei im Gebrauch die über die E1- oder T1-Strecken (L1, L2, L3) ausgetauschten Daten im Zeitrahmen einer ersten Art angeordnet sind und die über die DECT-Funkstrecken ausgetauschten Daten in Zeitrahmen in einer zweiten Art angeordnet sind, wobei im Gebrauch die Zeitrahmen der ersten Art synchronisiert zwischen der Gruppe von Basisstationen und der Gruppe von Funkendgeräten übertragen werden, derart, daß die Zeitrahmen der ersten Art Synchronisationsdaten führen, um Synchronisation der Zeitrahmen der zweiten Art sicherzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrahmen der ersten Art eine Mehrfachrahmennummer der zweiten Art führen.
Synchronisationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrahmen der ersten Art Synchronisationsdaten führen, um die Synchronisation der Mehrfachrahmen der zweiten Art zwischen den Funkendgeräten einer gleichen Gruppe sicherzustellen.
Synchronisationssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrahmen der ersten Art Synchronisationsdaten führen, um Synchronisation der Empfangsträger frequenzen der Zeitrahmen der zweiten Art für die Funkendgeräte einer gleichen Gruppe sicherzustellen.
Synchronisationssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zeitrahmen der ersten Art ein Feld von zwei Bit zugeteilt ist, um die jeweiligen Synchronisationsdaten zu führen.
Verfahren zur Übertragung von Daten in einem Synchronisationssystem mit mehreren Funkendgeräten (B1, B2, B3) in einem DECT-Telekommunikationsnetz mit einer Mehrzahl von Basisstationen (SB1, SB2), wobei jede Basisstation mit einer Menge von Nachbar-Funkendgeräten durch E1- bzw. T1-Strecken (L1, L2, L3) verbunden ist, wobei jedes Funkendgerät auch mit mehreren DECT-Funkstationen (T1, T2, T3, T4, T5) durch eine DECT-Funkstrecke verbunden ist, wobei im Gebrauch die über die E1- oder T1-Strecken (L1, L2, L3) ausgetauschten Daten im Zeitrahmen der ersten Art angeordnet sind und die über die DECT-Funkstrecken ausgetauschten Daten in Zeitrahmen der zweiten Art angeordnet sind, wobei im Gebrauch die Zeitrahmen der ersten Art synchronisiert zwischen der Gruppe von Basisstationen und der Gruppe von Funkendgeräten übertragen werden, derart, daß die Zeitrahmen der ersten Art Synchronisationsdaten führen, um Synchronisation der Zeitrahmen der zweiten Art sicherzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrahmen der ersten Art eine Mehrfachrahmennummer der zweiten Art führen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrahmen der ersten Art Synchronisationsdaten führen, um die Synchronisation der Mehrfachrahmen der zweiten Art zwischen den Funkendgeräten einer gleichen Gruppe sicherzustellen.
Synchronisationssystem nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitrahmen der ersten Art Synchronisationsdaten führen, um Synchronisation der Empfangsträgerfrequenzen der Zeitrahmen der zweiten Art für die Funkendgeräte einer gleichen Gruppe sicherzustellen.
Synchronisationssystem nach einem beliebigen der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zeitrahmen der ersten Art ein Feld von zwei Bit zugeteilt ist, um die jeweiligen Synchronisationsdaten zu führen.