DE60309747T2 - Rahmensynchronisationseinrichtung und -verfahren - Google Patents

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Marko Van Houdt
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    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
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    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0602Systems characterised by the synchronising information used
    • H04J3/0605Special codes used as synchronising signal
    • H04J3/0608Detectors therefor, e.g. correlators, state machines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Communication Control (AREA)
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rahmensynchronisationseinrichtung für ein Übertragungssystem für binäre Daten, wobei digitale Daten als ein serieller Bitstrom übertragen werden, der in Rahmen organisiert ist und jeder Rahmen einen vorher definierten Rahmenkopfteil (engl. frameheader) enthält, wobei die Rahmensynchronisationseinrichtung ein Schieberegistermittel mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang zum Empfangen des genannten seriellen Bitstroms und zum fortlaufenden Ausgeben der genannten Rahmen umfasst und das genannte Schieberegistermittel einen seriellen Eingangsteil und einen parallelen Ausgangsteil hat und mindestens so viele Stufen hat wie die Anzahl von Bits eines Rahmens. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Rahmensynchronisationsverfahren für ein Übertragungssystem für binäre Daten, wobei digitale Daten als serieller Strom übertragen werden, der in Rahmen organisiert ist und jeder Rahmen einen vorher definierten Rahmenkopfteil enthält, wobei das Rahmensynchronisationsverfahren die folgenden Schritten umfasst: Eingeben des genannten seriellen Bitstroms in einen seriellen Eingangsteil eines Schieberegistermittels mit einem seriellen Eingang und einem parallelen Ausgang und mindestens so vielen Stufen wie die Anzahl von Bits eines Rahmens, und fortlaufendes Ausgeben der genannten Rahmen von einem parallelen Ausgangsteil des genannten Schieberegistermittels.
  • Eine derartige Einrichtung und ein derartiges Verfahren werden in digitalen Datenübertragungssystemen wie SDH (Synchronous Digital Hierarchy)/SONET (Synchronous Optical Network) oder Gigabit Ethernet und insbesondere im Netzwerkteil eines derartigen Systems verwendet, wo serielle Daten über einen einzigen Kanal übertragen werden und auf der Empfängerseite zur weiteren Verarbeitung in parallele Daten umgewandelt werden.
  • Bei digitalen Datenübertragungssystemen wie SDH/SONET oder Gigabit Ethernet werden Daten auf der Senderseite Byte für Byte gesendet und bilden einen endlosen Strom von Bits in serieller Reihenfolge, wobei ein Byte ein Wort aus Einsen und Nullen von feststehender, jedoch unwichtiger Länge ist. Wenn diese Bitfolge auf der Empfängerseite einem Byte-Demultiplexen unterzogen werden muss, ist die Kenntnis der Position der Originalbytes in diesem Bitstrom von grundlegender Bedeutung. Ein Übertragungs-Overhead bietet diese Möglichkeit, indem ein oder mehrere spezielle Bytes auf der Senderseite, die auch als Rahmenkopfteil-Bytes (engl. frameheader bytes) (SDH/SONET) oder Kommabytes (Gigabit Ethernet) bekannt sind, eingefügt werden. Die Zeitpunkte des Auftretens dieses speziellen Bytes sind jedoch auf der Empfängerseite unbekannt, so dass spezielle Maßnahmen erforderlich sind, um dieses spezielle Byte auf der Empfängerseite zu erkennen. Wenn dieses spezielle Byte in dem Bitstrom auf der Empfängerseite erkannt wird, ist der Zeitpunkt des Demultiplexens bekannt und die dem Demultiplexen unterzogenen parallelen Ausgangsdaten können auf die Bytegrenzen ausgerichtet werden. Damit das spezielle Byte auf der Empfängerseite erkannt werden kann, ist eine Erkennung des Rahmenkopfteils oder des Kommabytes erforderlich, und ein rücksetzbarer Takt-geteilt-durch-N-Zähler muss mit der Byteposition des Rahmenkopfteils synchronisiert werden. Dieses Takt-geteilt-durch-N-Ausgangssignal bestimmt den Zeitpunkt, zu dem das Demultiplexen stattfindet. Die Synchronisation dieses synchronen, rücksetzbaren Takt-geteilt-durch-N-Zählers muss beim Erkennen des speziellen Bytes bei voller Arbeitsgeschwindigkeit in einem genau bekannten Zeitintervall durchgeführt werden.
  • In dem Dokument EP-A-0535768 wird ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssystem dargelegt, das einen Seriell-Parallel-Umsetzer zum willkürlichen Umsetzen eines Stroms serieller Daten in einen Strom paralleler Daten umfasst. Ein Musterdetektor ist mit dem Seriell-Parallel-Umsetzer zum Erkennen eines vorher festgelegten Musters in dem Strom paralleler Daten und zum Erzeugen eines Signals in Reaktion auf das Erkennen des Musters verbunden. Eine mit dem Musterdetektor verbundene Ausrichteinheit erzeugt in Reaktion auf das Signal einen ausgerichteten Strom paralleler Daten.
  • In dem Dokument EP-A-0659001 wird ein Kommunikationssystem dargelegt, bei dem der Empfänger Seriell-Parallel-Umsetzer mit Ausgängen umfasst, die mit entsprechenden Synchronisationsmusterdetektoren verbunden sind. Die Synchronisationsmusterdetektoren vergleichen ihre Schieberegisterdaten und Synchronisationsmuster und halten ihr Synchronisationsmuster-Erkennungssignal für einen Zeitschlitz auf „1", wenn die Anzahl von Nichtübereinstimmungsbits innerhalb Eins liegt. Im nächsten Zeitschlitz erkennt ein Controller die Synchronisationsmustererkennung, wenn und nur wenn alle Synchronisationsmuster-Erkennungssignale „1" sind. Auf diese Weise kann unabhängig von dem Auftreten jeglichen Übertragungsfehlers im Synchronisationsmuster eine zuverlässige Synchronisationsmustererkennung durchgeführt werden.
  • In dem Dokument EP-A-0397142 wird eine Parallelrahmensynchronisationseinrichtung dargelegt, die einen eintreffenden seriellen Bitstrom, der Rahmensynchronisationsinformationen enthält, in parallele Datenwörter an willkürlichen Grenzen mit festgelegter Bitlänge umwandelt. Detektoren ermitteln aus den parallel umgewandelten Daten das Vorliegen von Synchronisationsinformationen, um die eintreffenden, seriellen Daten in auf Rahmengrenzen ausgerichtete, parallele Daten auszurichten, indem sie parallele Wörter manipulieren.
  • In dem Dokument US 4.675.886 wird eine Rahmensynchronisationseinrichtung dargelegt, die einen Rahmenausrichtungs-Wortdecoder nutzt, der mit den Ausgängen eines Schieberegisters verbunden ist, das an seinem Eingang den empfangenen Datenbitstrom empfängt. Sie wird durch ein Taktsignal getaktet, das aus einer Auswahl von Perioden des Datenbitstrom-Zeitsteuerungssignals erzeugt wird, das ein periodisches Muster wiedergibt. Dieses Muster wird durch relative Bitpositionen innerhalb der Dauer eines Rahmens gebildet, von denen zumindest einige gemäß der Verteilung der Bits eines Ausrichtungswortes in einem Rahmen verteilt werden und Gruppen der gleichen Größe bilden, die regelmäßig über die Dauer eines Rahmens verteilt sind. Dieses Taktsignal wird in der Einrichtung durch einen Teiler erzeugt, der durch 20 oder 21 dividiert und ihr einen periodischen Phasensprung um den Wert einer Periode der Datenbitstromzeitsteuerung auferlegt, so lange das Ausrichtungswort nicht von dem Decoder erkannt wird. Das Schieberegister wird in zwei parallelen Teilen ausgeführt, die von Versionen des Taktsignals mit einer relativen Phasenverschiebung zwischen ihnen getaktet werden, wobei einer der Teile den anderen Teil parallel bei jedem Phasensprung des Taktsignals aktualisiert.
  • In dem Dokument US 5.442.636 wird eine Rahmenausrichtungsschaltung zum Ausrichten einer Vielzahl von Informationspaketsignalen beschrieben, die innerhalb eines maximalen Startzeitvariationsintervalls empfangen werden, wobei die Schaltung aus einer Vielzahl von Rahmendetektoren, Stretch-Schaltungen und variablen Verzögerungsschaltungen besteht, die von einem Synchronisationssignalgenerator und einer Verzögerungssteuerschaltung gesteuert werden. Die Verzögerungssteuerschaltung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verzögert jedes Informationspaketsignal um eine Zeitdauer, die durch den Beginn des Informationspaketsignals und ein Zeitintervall definiert wird, welches auf den Beginn eines zuletzt empfangenen Informationspaketsignals folgt. Auf diese Weise wird jedes Informationspaketsignal um eine entsprechende Zeitspanne verzögert, um die Vielzahl von Informationspaketsignalen zueinander auszurichten.
  • In dem Dokument WO 00/77960 werden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Umwandeln virtuell verketteter Datenströme in kontinuierlich verkettete Datenströme dargelegt. Die Daten werden in Containern übertragen, und N Container werden in einem Mehrfachrahmen kombiniert. Die virtuell verketteten Datenströme bestehen aus X Teilströmen bzw. -kanälen. Jeder Container, der derselben Position in dem Mehrfachrahmen zugeordnet ist, wird identifiziert, indem ein Mehrfachrahmen-Indikator des Containers ausgewertet wird. Die Zeitverschiebung der genannten identifizierten Container mit Teildatenströmen wird in Bezug zueinander gemessen. Wird eine derartige Zeitverschiebung erkannt, werden lediglich die ersten Container so verzögert, dass eine zeitliche Ausrichtung aller Container erzielt wird. Jeder Kanal wird mit einem Zeiger-Interpreter korreliert, gefolgt von einem flexiblen Speicher und einem Zeigergenerator. Die Zeigergeneratoren werden untereinander synchronisiert, und jeder Zeigergenerator ist so ausgelegt, dass er das Auslesen des flexiblen Speichers steuert, der zu seinem Kanal gehört. Ein als Hauptkanal ausgewählter Kanal ist mit einer Overhead-Einfügeeinheit versehen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit der Rahmensynchronisation zu verbessern und insbesondere einen geringeren Leistungsverlust zu erreichen. Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Ausgabe eines Rahmens von dem parallelen Ausgabeteil des Schieberegisters für mindestens einen Hochfrequenzzyklus gehalten, und der Zeitpunkt des Demultiplexens des Bitstroms springt um mindestens ein Bit. Die dem Demultiplexen unterzogenen parallelen Daten, die vom parallelen Ausgabeteil des Schieberegistermittels ausgegeben werden, werden nämlich dem Steuermittel zugeführt, das nach dem Rahmenkopfteil sucht. Wird der Rahmenkopfteil nicht innerhalb einer bestimmten Zeit gefunden, wird das Demultiplexen mindestens einen Taktzyklus übersprungen und infolgedessen mindestens ein Bit später fortgesetzt. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der Rahmenkopfteil in den parallelen Daten detektiert wird. Ist er detektiert, wird das System synchronisiert. Hat das System die Synchronisation erreicht, d. h. dass die dem Demultiplexen unterzogenen parallelen Ausgangsdaten auf die Bytegrenzen ausgerichtet sind, passiert nichts mehr. Lediglich wenn die Synchronisation (beispielsweise durch äußere Umstände) wieder verloren geht, beginnt der Vorgang der erneuten Synchronisation wieder von vorne.
  • Ein hauptsächlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Synchronisation im parallelen Taktbereich mit niedrigerer Frequenz und weniger Verlust oder sogar durch externe Quellen, wie Gesamtübertragungssystem-Controllern, erfolgt. Somit kann die Synchronisation gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Schaltungsanordnung ausgeführt werden, die niederfrequente Ansteuerungssignale nutzt, wie CMOS.
  • Es ist anzumerken, dass sich die hier verwendete Bezeichnung „Rahmen" auf jegliche Art von Rahmen, Wörter, Bytes usw. bezieht, und dass sich die hier verwendete Bezeichnung „Rahmenkopfteil" auf eine Art spezielles Byte, wie beispielsweise Rahmenkopfteil-Byte (SDH/SONET) oder Kommabyte (Gigabit Ethernet), bezieht.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Im Besonderen kann die Verzögerung der Ausgabe eines Rahmens mehrmals wiederholt werden, bis eine Synchronisation erreicht ist.
  • Gewöhnlich haben die Rahmen eine feste Länge und bestehen vorzugsweise aus Bytes.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform, bei der erste Taktimpulse erzeugt werden, die die Ausgabe der Rahmen von dem parallelen Ausgabeteil des Schieberegistermittels takten, werden die ersten Taktimpulse um mindestens eine Zeitspanne verzögert, die für das Verschieben eines Bits im seriellen Eingangsteil von einer Stufe zur nächsten erforderlich ist. Somit überspringen die ersten Taktimpulse, die auch Ausgangstaktimpulse genannt werden können, mindestens einen Taktimpuls, bis eine Synchronisation erreicht ist.
  • Gewöhnlich werden zweite Taktimpulse zum Takten der Eingabe des seriellen Bitstroms in den seriellen Eingabeteil des Schieberegistermittels erzeugt und in die genannten ersten Taktimpulse mit einer Zeitspanne, die N-mal länger ist als die Zeitspanne der zweiten Taktimpulse, umgewandelt, wobei jeder Rahmen N Bits umfasst, so dass die ersten Taktimpulse um mindestens eine Zeitspanne der genannten zweiten Taktimpulse verzögert werden.
  • Bei noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersignal („Kick-pin") erzeugt, wenn in der Ausgabe des parallelen Ausgabeteils des Schieberegistermittels nicht ein Rahmenkopfteil erkannt wird, wobei die Erzeugung der ersten Taktimpulse durch das genannte Steuersignal für mindestens eine Zeitspanne blockiert wird, die für das Verschieben eines Bits im seriellen Eingabeteil des Schieberegistermittels von einer Stufe zu einer nächsten erforderlich ist. Somit bestimmt ein derartiges Signal „Kick-pin" das Überspringen des ersten Taktimpulses, bis eine Synchronisation erreicht ist.
  • Die oben genannten Aufgaben und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 schematisch die Signalformen der Datenbitsignale auf der Senderseite und auf der Empfängerseite,
  • 2 schematisch die Signalformen der Datenbitsignale auf der Senderseite und auf der Empfängerseite einschließlich eines Rahmenkopfteil-Bytes, das als schattiertes Teilstück dargestellt ist,
  • 3 ein schematisches Blockschaltbild einer herkömmlichen Rahmensynchronisationseinrichtung mit einem Schieberegister mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang,
  • 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Rahmensynchronisationseinrichtung mit einem Schieberegister mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 5 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer digitalen One-Shot-Schaltung, die in der Einrichtung aus 4 vorzusehen ist,
  • 6 Signalformen von mehreren Signalen, die in der Schaltung aus 5 genutzt oder erzeugt werden,
  • 7 Signalformen von mehreren Signalen, die in der Schaltung aus 5 genutzt oder erzeugt werden, wenn das Signal „Set" in Bezug auf das Signal „Clock-In" spät auftritt,
  • 8 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer digitalen One-Shot-Schaltung, die in der Einrichtung aus 4 vorzusehen ist, und
  • 9 Signalformen von mehreren Signalen, die in der Schaltung aus 8 zu nutzen oder zu erzeugen sind.
  • In digitalen Datenübertragungssystemen wie SDH/SONET oder Gigabit Ethernet werden Daten auf der Senderseite (Tx) Byte für Byte gesendet und bilden einen endlosen Strom mit Bits in serieller Reihenfolge, wie es in 1 dargestellt ist. Ein Byte ist dabei ein Wort mit Einsen und Nullen mit feststehender, jedoch unwichtiger Länge. Wenn diese Bitfolge auf der Empfängerseite (Rx) einem Byte-Demultiplexen unterzogen werden muss, ist die Kenntnis der Position der Originalbytes in diesem Bitstrom von grundlegender Bedeutung. Der Übertragungs-Overhead bietet diese Möglichkeit, indem er ein oder mehrere spezielle Bytes auf der Senderseite, die auch als Rahmenkopfteil-Bytes (SDH/SONET) oder Kommabytes (Gigabit Ethernet) bekannt sind, an für die Empfängerseite unbekannten Zeitpunkten einfügt. Wenn dieses spezielle Byte in dem Bitstrom auf der Empfängerseite erkannt wird, wie es in 2 angegeben ist, ist der Zeitpunkt des Demultiplexens bekannt, und die dem Demultiplexen unterzogenen parallelen Ausgangsdaten können auf die Bytegrenzen ausgerichtet werden.
  • Damit das spezielle Byte erkannt werden kann, ist eine Erkennung des Rahmenkopfteils oder des Kommabytes erforderlich, und ein rücksetzbarer Takt-geteilt-durch-N-Zähler muss mit der Byteposition des Rahmenkopfteils synchronisiert werden. Eine herkömmliche Rahmensynchronisationseinrichtung mit einem derartigen rücksetzbaren Taktgeteilt-durch-N-Zähler ist in 3 dargestellt. Dieses Takt-geteilt-durch-N-Ausgangssignal bestimmt den Zeitpunkt, zu dem das Demultiplexen stattfindet. Die Synchronisation dieses synchronen, rücksetzbaren Takt-geteilt-durch-N-Zählers muss beim Erkennen des speziellen Bytes bei voller Arbeitsgeschwindigkeit in einem genau bekannten Zeitintervall durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Anmeldung schlägt den Einsatz eines so genannten „Kick-pin"-Prinzips vor, das die Möglichkeit bietet, den Zähler mit Hilfe von niederfrequenten Ansteuerungssignalen, wie CMOS, mit dem seriellen Bitstrom zu synchronisieren. Die Erkennung des Rahmenkopfteils kann mit der Bitrate für parallele Daten erfolgen. Der Zähler wird nicht zu einem genau bekannten Zeitpunkt rückgesetzt, sondern der Ausgangstakt wird einen Hochfrequenz-Taktzyklus lang gehalten. Das Ergebnis dieser Aktion besteht darin, dass der Zeitpunkt des Demultiplexens des Bitstroms um ein Bit verschoben wird. Dies kann bei niedriger Frequenz wiederholt werden, bis die Synchronisation bzw. Ausrichtung stattgefunden hat. Die Ansteuerung kann zwar bei sehr niedrigen Frequenzen durchgeführt werden, es ist jedoch offensichtlich, dass die Synchronisation viel länger dauern wird.
  • Die dem Demultiplexen unterzogenen Ausgangsdaten werden einer Datenhandhabungseinrichtung (einer so genannten Framer-Schaltung) zugeführt, die in ihren parallelen Eingangsdaten nach dem Rahmenkopfteil oder Kommabyte sucht. Wird das spezielle Byte nicht innerhalb einer bestimmten Zeitspanne gefunden, sendet sie ein Signal an einen „Kick-pin" des Takt-geteilt-durch-N-Zählers, damit ein Taktzyklus übersprungen wird und infolgedessen das Demultiplexen ein Bit später erfolgt. Dieser Vorgang wird wie derholt, bis der Rahmenkopfteil oder das Kommabyte in den parallelen Ausgangsdaten detektiert wird. Ist er detektiert, wird das System synchronisiert. Hat das System die Synchronisation erreicht, d. h. dass die dem Demultiplexen unterzogenen parallelen Ausgangsdaten auf die ausgerichtet sind, passiert nichts mehr und das Signal „Kick-pin" wird nicht mehr erzeugt. Lediglich wenn die Synchronisation (beispielsweise durch äußere Umstände) wieder verloren geht, beginnt der Vorgang der erneuten Synchronisation wieder von vorne.
  • Das Signal „Kick-pin" in der Einrichtung aus 4 hat die gleiche Aufgabe wie das Signal „Reset" in der Einrichtung aus 3, nämlich das Einstellen des Zeitpunktes des Demultiplexens. Das Signal „Reset" in der Einrichtung aus 3 tritt jedoch in dem seriellen Hochfrequenz-Zeitbereich auf, während das Signal „Kick-pin" in der Einrichtung aus 4 in dem parallelen niederfrequenteren Zeitbereich erzeugt wird. Außerdem stellt das Signal „Reset" in der Einrichtung aus 3 den Zeitpunkt des Demultiplexens sofort ein, während das Signal „Kick-pin" den Zeitpunkt des Demultiplexens um einen Taktzyklus in Bezug auf den seriellen Hochfrequenztakt verschiebt.
  • Ein hauptsächlicher Vorteil besteht somit darin, dass das Signal „Kick-pin" von einer Schaltungsanordnung in dem niederfrequenten, mit weniger Verlust behafteten parallelen Taktbereich oder sogar durch externe Quellen, wie Gesamtübertragungssystem-Controller, erzeugt werden kann.
  • Es ist übrigens anzumerken, dass erwartet wird, dass das serielle Taktsignal bereits extrahiert und ordnungsgemäß auf die seriellen Daten ausgerichtet wurde.
  • Die Schaltung zum Überspringen eines Taktzyklus kann als eine so genannte digitale One-Shot-Schaltung ausgeführt werden. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine derartige Schaltung ist in 5 dargestellt. Die Schaltung kann durch ein Niederfrequenzsignal angesteuert werden, während der Ausgang nur einen Hochfrequenz-Taktzyklus überspringt.
  • Wenn das Signal „Kick-pin" auf „hoch" geht, geht der Q-Ausgang eines Flipflops FF1 bei der nächsten Flanke des Signals „Clock-in" auf „hoch". Dadurch wird die wohlbekannte Set-Reset-Schaltung (hier mit ODER-Gattern dargestellt) gesetzt, und das Signal „Kick-out" geht auf „hoch". Dieses Signal „Set" wird auch einem zweiten Flipflop FF2 zugeführt. Der Q-Ausgang dieses FF2 geht dann einen Taktzyklus des Signals „Clock-in" später auf „hoch" und setzt die Set-Reset-Schaltung daher zurück. Das Signal „Kick-out" geht wieder auf „niedrig". Da sich S und R nie zur gleichen Zeit ändern, ist es unmöglich, dass verbotene Zustände auftreten. Durch die UND-Verknüpfung des Signals „Kick- out" und des Signals „Clock-in" ergibt sich ein Signal „Clock-out", dem ein Impuls fehlt. Durch das Zuführen dieses Signals „Missing-pulse-clock" zu einem Teile-durch-N-Zähler ergibt sich eine „Warte"-Zeit von einem Taktzyklus. Es ist jedoch zu beachten, dass aufgrund der Tatsache, dass die Set-Reset-Schaltung ein unbekanntes Startverhalten hat, der erste Impuls „Kick-pin" erforderlich sein kann, um die Schaltung in einen bekannten Zustand zu bringen. Die Signalformen der Signale in der Schaltung aus 5 sind in 6 dargestellt.
  • Bei der Verwendung von N Speicherelementen für FF2 kann die digitale One-Shot-Schaltung zu einer so genannten N-Shot-Schaltung erweitert werden. Bei N = 1 ist die Set-Reset-Schaltung nicht erforderlich und kann durch ein einziges Gatter ersetzt werden. Dies ist auf eine korrekte Zeitsteuerung durch die Auslegung von zwei Flipflops in Reihenschaltung zurückzuführen.
  • Es muss besonders darauf geachtet werden, Störspitzen des Taktsignals zu vermeiden. Wenn das Signal „Set" nämlich in Bezug auf das Signal „Clock-in" spät auftritt, wird das Signal „Clock-out" genau dann einen Impuls erzeugen, wenn kein Impuls geplant ist. Eine derartige Situation ist in 7 dargestellt.
  • Die tatsächliche Schaltung zum Entfernen eines Taktimpulses aus einer fortlaufenden Taktfolge, wie sie in Pathfinder-Chips angewendet wird, ist in 8 dargestellt, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer digitalen One-Shot-Schaltung zeigt. Die maximale Betriebsfrequenz dieser Schaltung wird durch die Verzögerung des Inverters und des UND-Gatters und durch die Vorbereitungs- bzw. Haltezeit der Flipflops bestimmt. Ein drittes Flipflop FF3 sollte als erstes umschalten, dann das zweite Flipflop FF2 und dann das erste Flipflop FF1. Die Signalformen der in der Schaltung aus 8 verwendeten oder auftretenden Signale sind in 9 dargestellt.
  • Die Erfindung wurde zwar oben mit Bezug auf in den beiliegenden Zeichnungen dargestellte Beispiele beschrieben, es ist jedoch offensichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und auf viele Arten innerhalb des in den anhängenden Ansprüchen dargelegten Rahmens variieren kann.
  • Text in der Zeichnung
  • 1 + 2
    • Bytes sent – later später gesendete Bytes
    • Bytes sent earlier – früher gesendete Bytes
    • Endless stream of bits – endloser Bitstrom
  • 3
    • Frameheader detection – Erkennung des Rahmenkopfteils
    • Reset – Rücksetzen
    • Serial data and clock – Serielle Daten und Taktsignal
    • Clock/N – Takt/N
    • Serial shift register – Serielles Schieberegister
    • Parallel shift register – Paralleles Schieberegister
    • Demultiplexed byte – Demultiplexiertes Byte
  • 4
    • HF side – HF-Seite
    • LF side – NF-Seite
    • Frameheader detected ? – Rahmenkopfteil erkannt?
  • 5
    • Lf-Kick-pin – NF-Kick-pin
    • Hf-Clock-in – HF-Clock-in
    • Set-reset circuit – Set-Reset-Schaltung

Claims (13)

  1. Rahmensynchronisationseinrichtung (4) für ein Übertragungssystem für binäre Daten, wobei digitale Daten als ein serieller Bitstrom (serielle Daten) übertragen werden, der in Rahmen organisiert ist, wobei jeder Rahmen einen vorher definierten Rahmenkopfteil enthält, wobei die Rahmensynchronisationseinrichtung Folgendes umfasst: – Schieberegistermittel mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang zum Empfangen des genannten seriellen Bitstroms und zum fortlaufenden Ausgeben der genannten Rahmen, wobei das genannte Schieberegistermittel einen seriellen Eingangsteil (serielles Schieberegister) und einen parallelen Ausgangsteil (paralleles Schieberegister) umfasst und mindestens so viele Stufen (N) hat wie die Anzahl von Bits eines Rahmens, – Steuermittel (Rahmenkopfteil erkannt?) zum Erkennen, ob ein Rahmenkopfteil am Ausgang des genannten parallelen Ausgangsteils vorliegt oder nicht, und wenn nicht, Steuern des genannten Schieberegistermittels, so dass die Ausgabe eines Rahmens von dem genannten parallelen Ausgangsteil um mindestens eine Zeitspanne verzögert wird, die erforderlich ist, um ein Bit in dem genannten seriellen Eingangsteil von einer Stufe zur nächsten zu verschieben, bis eine Synchronisation erreicht ist, – erste Taktmittel (Takt/N) zum Erzeugen erster Taktimpulse (Clock-out), die den genannten parallelen Ausgangsteil des genannten Schieberegistermittels takten, wobei die Steuermittel so ausgelegt sind, dass sie die genannten ersten Taktmittel so steuern, dass die genannten ersten Taktimpulse um mindestens eine Zeitspanne verzögert werden, wobei die Rahmensynchronisationseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass – die Steuermittel so ausgelegt sind, dass sie ein Steuersignal (Kick, NF-Kick-pin) für die ersten Taktmittel in einer Frequenz erzeugen, die niedriger als die Frequenz eines seriellen Taktsignals ist, das extrahiert und korrekt auf die seriellen Daten ausgerichtet wurde.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannten Steuermittel so ausgelegt sind, dass die Verzögerung der Ausgabe eines Rahmens mehrmals wiederholt wird, bis eine Synchronisation erreicht ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rahmen eine feste Länge (N) haben.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei die Rahmen Bytes (Byte0, Byte1, Byte2) sind.
  5. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jeder Rahmen N Bits umfasst und ein zweites Taktmittel zum Erzeugen zweiter Taktimpulse (HF-Clock-in) zum Takten des genannten seriellen Eingangsteil des genannten Schieberegistermittels vorgesehen ist und das genannte erste Taktmittel die genannten zweiten Taktimpulse in die genannten ersten Taktimpulse mit einer Zeitspanne umwandelt, die N-mal länger ist als die Zeitspanne der genannten zweiten Taktimpulse, wobei das genannte Steuermittel so ausgelegt ist, dass es das genannte erste Taktmittel so steuert, dass die genannten ersten Taktimpulse um mindestens eine Zeitspanne der genannten zweiten Taktimpulse verzögert werden.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, wobei das genannte erste Taktmittel so ausgelegt ist, dass es von dem genannten Steuersignal für mindestens eine Zeitspanne blockiert wird, die für das Verschieben eines Bits in dem genannten seriellen Eingangsteil des genannten Schieberegistermittels von einer Stufe zur nächsten erforderlich ist.
  7. Rahmensynchronisationsverfahren für ein Übertragungssystem für binäre Daten, wobei digitale Daten als ein serieller Bitstrom (serielle Daten) übertragen werden, der in Rahmen organisiert ist, wobei jeder Rahmen einen vorher definierten Rahmenkopfteil enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Eingeben des genannten seriellen Bitstroms in einen seriellen Eingangsteil (serielles Schieberegister) eines Schieberegistermittels mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang mit mindestens so vielen Stufen (N) wie die Anzahl der Bits eines Rahmensm und fortlaufendes Ausgeben der genannten Rahmen von einem parallelen Ausgangsteil (paralleles Schieberegister) des genannten Schieberegistermittels, – Erkennen durch Steuermittel (Rahmenkopfteil erkannt?), ob ein Rahmenkopfteil am Ausgang des genannten parallelen Ausgangsteil vorliegt oder nicht, – falls nicht, Verzögern durch das genannte Steuermittel des Ausgebens eines Rahmens von dem genannten parallelen Ausgangsteil um mindestens eine Zeitspanne, die erforderlich ist, um ein Bit in dem genannten seriellen Eingangsteil von einer Stufe zur nächsten zu verschieben, bis eine Synchronisation erreicht ist, – Erzeugen durch erste Taktmittel (Takt/N) von ersten Taktimpulsen (Clock-out), die das Ausgeben der Rahmen von dem genannten parallelen Ausgangsteil des genannten Schieberegistermittels takten, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass – die Erzeugung eines Steuersignals (Kick, NF-Kick-pin) durch das Steuermittel für das erste Taktmittel in einer Frequenz erfolgt, die niedriger als die Frequenz eines seriellen Taktsignals ist, das extrahiert und korrekt auf die seriellen Daten ausgerichtet wurde.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Verzögerns der Ausgabe eines Rahmens mehrmals wiederholt wird, bis eine Synchronisation erreicht ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Rahmen eine feste Länge (N) haben.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Rahmen Bytes sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner folgende Schritte umfasst: – Erzeugen zweiter Taktimpulse (HF-Clock-in) zum Takten des Eingebens des genannten seriellen Bitstroms in den genannten seriellen Eingangsteil des genannten Schieberegistermittels und – Umwandeln der genannten zweiten Taktimpulse in die genannten ersten Taktimpulse mit einer Zeitspanne, die N-mal länger ist als die Zeitspanne der genannten zweiten Taktimpulse, wobei jeder Rahmen N Bits umfasst, wobei die genannten ersten Taktimpulse um mindestens eine Zeitspanne der genannten zweiten Taktimpulse verzögert werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, das ferner folgende Schritte umfasst: – Erzeugen eines Steuersignals (Kick, NF-Kick-in), wenn ein Rahmenkopfteil nicht am Ausgang des genannten parallelen Ausgangsteils des genannten Schieberegistermittels erkannt wird, und – Blockieren der Erzeugung der genannten ersten Taktimpulse durch das genannte Steuersignal für mindestens eine Zeitspanne, die für das Verschieben eines Bits in dem genannten seriellen Eingangsteil des genannten Schieberegistermittels von einer Stufe zur nächsten erforderlich ist.
  13. Digitales Datenübertragungssystem, wie ein SONET/SDH- oder ein Gigabit Ethernet-System, das eine Einrichtung nach Anspruch 1 umfasst oder gemäß dem Verfahren nach Anspruch 7 arbeitet, wobei serielle Daten über einen einzigen Kanal übertragen werden und auf der Empfängerseite zur weiteren Verarbeitung in parallele Daten umgewandelt werden.
DE60309747T 2002-12-19 2003-11-18 Rahmensynchronisationseinrichtung und -verfahren Expired - Lifetime DE60309747T2 (de)

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EP02080381 2002-12-19
EP02080381 2002-12-19
PCT/IB2003/005364 WO2004057782A1 (en) 2002-12-19 2003-11-18 Frame synchronizing device and method

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DE60309747D1 DE60309747D1 (de) 2006-12-28
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EP (1) EP1579612B1 (de)
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AT (1) ATE345611T1 (de)
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