FI108489B

FI108489B - Synkronointi pakettivõlitteisessõ tietoliikennejõrjestelmõssõ

Info

Publication number: FI108489B
Application number: FI992828A
Authority: FI
Inventors: Oskar Mauritz; De Beek Jaap Van
Original assignee: Nokia Corp
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2002-01-31
Also published as: FI19992828A; US6658025B2; WO2001050674A1; US20020141452A1; AU2520501A

Description

108489

Synkronointi pakettivälitteisessä tietoliikennejärjestelmässä

Keksinnön tausta

Esillä oleva keksintö liittyy menetelmään ja laitteistoon verkkoelementtien synkronoimiseksi pakettivälitteisen verkon yli.

5 Tietoliikenneverkko on verkko, jossa verkkoelementtien, erityisesti kytkimien ja tukiasemien, tulee toimia koherentisti. Näiden laitteiden oskillaattorit eivät yleisesti ole riittävän tarkkoja pitkien ajanjaksojen kuluessa ja niitä täytyy synkronoinnin ylläpitämiseksi säätää. Ajoitusvirheet ovat verkkoviiveen vaihteluiden ja tietokonelaitteiston ja ohjelmiston latenssien lisäksi myös oskil-10 laattorin epästabiilisuuden seurausta.

Aikaleimoja voidaan käyttää toimittamaan ajoitusinformaatiota verkkoelementtien välistä synkronointia varten. Aikaleimat tyypillisesti kuvaavat ajan, jolloin ne luotiin aikaleimoja lähettävän lähetysverkkoelementin kellon mukaisesti. Vastaanottava verkkoelementti sitten yrittää saavuttaa saman aj-15 oituksen kuin lähettäjä säätämällä paikallisen kellonsa vastaanotettujen aika-leimojen perusteella. Pakettivälitteisessä verkossa siirtoviiveet voivat vaihdella erittäin paljon ja aikaleimojen viivästymisessä voi viiveessä olla suuri vaihtelu.

IP-protokollaan perustuvat verkot eivät tyypillisesti ole kellotettuja, koska ne toimivat epäsynkronisesti ja siirtoviiveet vaihtelevat suuresti ja en-20 nustamattomasti. NTP (Network Time Protocol) on protokolla, jota käytetään ’:v kellojen synkronoimiseen pakettivälitteisen verkon, erityisesti IP-pohjaisten ·.'·· verkkojen, yli. NTP:n tarkoitus on synkronoida osallisten kellojen absoluuttiset aika-arvot ja taajuudet. NTP:tä käytetään laajalti Internetissä tietokonekellojen synkronoimiseksi kansalliseen standardiaikaan.

• · 25 Eräs ongelma tunnetun tekniikan ratkaisuissa on, että ne eivät toimi erityisen hyvin pakettivälitteisten verkkojen suurten viivevaihteluiden kanssa. Monissa tapauksissa riittää, että säädetään järjestelmäkellon taajuus, mikä tekee NTP:stä tarpeettoman kompleksisen tätä tarkoitusta varten.

• ·

Keksinnön lyhyt selostus ;··*; 30 Keksinnön tavoitteena on parantaa taajuussynkronointia verkoissa, •»» joissa viiveet vaihtelevat. Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmällä, laitteella ja tietoliikennejärjestelmällä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan • itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat :. i epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

108489 2

Keksintö perustuu siihen, että taajuusgenerointia säädetään niin, että synkronoitavan vastaanottajaoskillaattorin taajuuden arvioinnissa käytetään ainoastaan osaa vastaanotetuista aikaleimoista. Aikaleimoja siirretään lähettäjäverkkoelementistä (tarkoittaa mitä tahansa verkkoelementtiä, joka 5 tarjoaa vertailuajoitusinformaatiota) vastaanottajaverkkoelementtiin (tarkoittaa mitä tahansa verkkoelementtiä, joka hankkii ajoitusinformaatiota taajuussynk-ronoinnin saavuttamiseksi). Aikaleimojen odotetut vastaanottoajat arvioidaan, edullisesti ottaen huomioon kaikki aikaleimat ennalta määritetyssä ikkunassa. Poikkeamat arvioiduista odotetuista ajoista lasketaan aikaleimoille ja ainakin 10 yksi eniten arvioidusta odotetusta ajasta poikkeava aikaleima poistetaan. Arviointeja, poikkeamien laskemisia ja aikaleimojen poistamisia toistetaan ottaen huomioon jäljelle jääneet aikaleimat niin monta kertaa, kunnes ennalta määritetty osa aikaleimoista on poistettu. Vastaanottajaoskillaattorin taajuus arvioidaan sitten käyttäen jäljelle jääneitä aikaleimoja, kun ennalta määritetty osa 15 aikaleimoista on poistettu. Vastaanottajaoskillaattorin taajuusgenerointia säädetään siten arvioidun taajuuden perusteella.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti aikaleimojen vastaanoton odotetut ajat ja oskillaattoritaajuus arvioidaan pienimmän neliösumman menetelmällä. Erään suoritusmuodon mukaan on myös mahdollista 20 poistaa ennalta määritetty määrä aikaleimoja ja arvioida taajuus käyttämättä iteraatiota.

Keksinnön eräs etu on, että synkronointi voidaan suorittaa luotetta- ; ·’ vammin, koska vastaanottajaoskillaattorin taajuus voidaan arvioida tarkemmin ' · ‘ ' erityisesti verkoissa, joissa viiveet ovat suuresti vaihtelevia. Edelleen etuna on, ; < i 25 että keksinnön mukainen taajuussynkronointi on helpompi toteuttaa kuin ajan ·«· v ! ja taajuuden synkronoinnin tarjoavat tekniikat. Myöskään erillistä pyyntöä ai-: V: kaleimojen lähettämiseen ei tarvita.

", Kuvioiden lyhyt selostus • « .... Keksintöä selostetaan nyt tarkemmin edullisten suoritusmuotojen 30 avulla ja viitaten oheisiin piirroksiin, joista: • · ·

Kuvio 1 on lohkokaavio, joka esittää keksinnön erään edullisen suo-*·”·: ritusmuodon mukaista tietoliikennejärjestelmää;

Kuvio 2 on lohkokaavio, joka havainnollistaa keksinnön erään edul-‘. lisen suoritusmuodon mukaista lähetintä ja vastaanotinta; 35 Kuvio 3 on histogrammi, joka esittää mittaustuloksia simuloidulle dataliikenteelle lähiverkossa; 108489 3

Kuvio 4 on lohkokaavio, joka esittää estimaattoria taajuuden f arvioimiseksi;

Kuvio 5 havainnollistaa simulointituloksia lähiverkolle;

Keksinnön yksityiskohtainen selostus 5 Keksintöä voidaan käyttää missä tahansa tietoliikennejärjestelmäs sä, jossa tarvitaan verkkoelementtien taajuussynkronointia pakettivälitteisen verkon yli. Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti verkko on pakettivälitteinen lähiverkko (Local Area Network; LAN) keksintöä kuitenkaan rajoittamatta senkaltaiseen verkkoon.

10 Kuvio 1 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista tietoliikennejärjestelmää, missä tarvitaan synkronointia verkkoelementtien välillä pakettivälitteisen verkon yli. Lähettäjäverkkoelementti (TR) 101 käsittää erittäin tarkan kellon tai sillä on pääsy erittäin tarkkaan kelloon, kuten atomi-kelloon tai GPS:ään (Global Positioning System). Lähettäjä 101 lähettää aika-15 leimoja yhdelle tai useammalle vastaanottajaverkkoelementille (REC, REC2) 102, 103 pakettivälitteisen verkon (PSN) 104 yli, kuten IP-verkon yli, jolla on vaihteleva viive. Lähettäjä 101 voi olla mikä tahansa verkkoelementti, joka tarjoaa vertailuajoitusinformaatiota, jotta vastaanottajat 102, 103 voivat synkronoida taajuutensa. Vastaanottaja 102, 103 voi olla mikä tahansa verkkoele-20 mentti, joka käyttää aikaleimoja edullisesti saavuttaakseen taajuusgenerointia varten saman ajoituksen kuin lähettäjä 101, eli saavuttaakseen taajuussynkro-noinnin lähettäjän 101 kanssa. Synkronointi saavutetaan vastaanottajan 102, 103 oskillaattorin taajuuden arvioimisen perusteella. Jos järjestelmä esimer-, v kiksi käsittää matkaviestinverkon, lähettäjä 101 voi olla tukiasemaohjain, joka 25 lähettää aikaleimoja tukiasemille 102, 103 pakettivälitteisen verkon yli ja tuki-asemat 102, 103 voivat siten muodostaa omat vertailutaajuutensa aikaleimo-jen perusteella.

Kuvio 2 havainnollistaa lähettäjän 101 (aikaleimojen lähettäjä) ja vastaanottajan 102 (aikaleimojen vastaanottaja) keksinnölle olennaisia ele-30 menttejä. Lähettäjä 101 käsittää vertailuoskillaattorin 201 ja vastaanottaja 102 ·:*' käsittää säädettävän vastaanottajaoskillaattorin 213. Vertailuoskillaattori 201 tuottaa vertailuajoitusinformaatiota 202. Vertailuoskillaattorin 201 taajuutta (vertailutaajuus fref) pidetään olennaisesti vakiona, koska lähettäjä 101 käsit- .. \ tää erittäin tarkan kellon tai sillä on pääsy erittäin tarkkaan kelloon ja vastaan- \ \ 35 ottaja 102 on tietoinen vertailutaajuudesta. Vertailutaajuus on edullisesti tal- ’· - lennettuna vastaanottajan 102 muistiin (tai sitä voidaan tiedustella lähettäjältä 4 108489 101). Lähettäjä 101 edelleen käsittää välineet 203 aikaleimojen 204 muodostamiseksi luotettavan vertailuajoitusinformaation 202 perusteella ja välineet 205 aikaleimojen 206 lähettämiseksi pakettivälitteisen verkon 104 läpi vastaanottajalle 102. Aikaleimoja 204 voidaan muodostaa ja lähettää vakioaika-5 välein tai vaihtuvin aikavälein (lähettäjän 101 mittaamana) ja ne lähetetään edullisesti automaattisesti ilman mitään erityistä pyyntöä. Jos aikaväli peräkkäisten aikaleimojen välillä on vaihteleva, aikaleimat 206 käsittävät informaatiota lähettäjän 101 mittaamasta lähetysajasta.

Vastaanottaja 102 käsittää välineet 207 aikaleimojen 206 vastaan-10 ottamiseksi lähettäjältä 101 ja välineet 209 aikaleimojen 208 odotettujen vas-taanottoaikojen ja vastaanottajaoskillaattorin 213 taajuuden 217 arvioimiseksi. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisia arviointitoimintoja kuvataan yksityiskohtaisemmin myöhemmin. Oskillaattorin 213 ajamaa 214 paikallista kelloa 215 käytetään mittaamaan aikaleimojen 216 vastaanottoaikoja. 15 Ohjausyksikkö 211 hankkii tiedon arvioidusta taajuudesta 210 ja sitä käytetään ohjaamaan oskillaattoria 213 korjaussignaalilla 212. Palautesignaali oskillaattorista 213 voidaan kytkeä suoraan ohjausyksikköön 211 (ei esitetty). Vas-taanottajaoskillaattoria 213 siis säädetään tuottamaan uiostulotaajuus 217 korjaussignaalin 212 perusteella.

20 Jos vastaanottajaoskillaattorin 213 taajuus on /, päämääränä on saavuttaa/:n arvio,/, minimoiden lähettäjän 101, pakettivälitteisen verkon , 104 ja vastaanottajan 102 viiveistä aiheutuvan aikapoikkeaman vaikutus.

Oletetaan, että maksimiaika, jota voidaan käyttää algoritmissa ensimmäisen ja :.' ·; f-f viimeisen aikaleiman välillä, on Tw ja että vaadittava tarkkuus on a = - .

^ · · *;,/ 25 Aloituskohta on yhtälö X(n) = x(n) + t(n)xyf .missä X{n) on aikaleiman n

: :: / -W

vastaanottoaika, x(n) on saman aikaleiman viive, fre/ on vertailuoskillaattorin * C f 201 vertailutaajuus ja t(n) on aikaleiman n lähetysaika. On mahdollista, että . aikaleimoja toimitetaan vakioaikavälein, jolloin t(n) voitaisiin korvata Δtxn, *· · c · ... missä At on ennalta määritetty. Jos aikaleimoja toimitetaan vaihtelevin aika- ...· 30 välein, aikaleimojen on käsitettävä tietoa lähetysajasta t(n). Jos x(n) on riip- pumaton «:stä, X(n) olisi lineaarinen t(ri):n suhteen lineaarisen kertoimen f/j- kanssa. x(n) vaihtelee kuitenkin paljon tyypillisessä pakettivälitteisessä • V tietoliikennejärjestelmässä. Kuviossa 3 on esitetty LAN:lle mitattu x(n)\n ja- l kauma, jossa dataliikennettä on simuloitu antamalla neljän työaseman lähettää 5 108489 100 tavun paketteja 5 millisekunnin välein. Esillä olevassa järjestelmässä aTw = 30//S. Kuten kuviosta 3 ilmenee, x(n) :n keskihajonta on paljon tätä suurempi.

Vertailumenetelmänä esitetään seuraava yksinkertainen / :n arvi- 5 ointi: ϊ _X(nQ +nw-\)-X(n0) t(n0+nw-l)-t(n0) * re}' missä η„_λ on tässä vertailumenetelmässä viimeinen aikaleima, jota voidaan käyttää ja on sellainen, että x(n0 + nw — l)—-Y-(w0)<Tw. Tämä mene-10 telmä käyttää ainoastaan kahta arvoa aikasarjasta {x(n)}. Tarkkuuden a saavuttamiseksi kahden aikaleiman välisen aikaeron virheen on oltava pienempi kuin aTw . Vertailumenetelmän haittapuolena on, että se on erittäin herkkä suurelle viiveen x(n) vaihtelulle, mikä on tyypillistä pakettivälitteiselle verkolle.

15 Seuraavassa kuvataan taajuuden / arviointia keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti viittaamalla kuvioon 4. Seuraavassa suoritusmuodossa taajuutta f arvioidaan pienimmän neliösumman menetelmällä, on kuitenkin mahdollista käyttää myös jotain muuta menetelmää, esimerkiksi aikaleimojen painotusta (weighting of time stamps).

20 Vastaanottaja 102 käsittää estimaattorin 209 taajuuden / arvioimi- , . seksi käyttäen edullisesti ennalta määritettyä aikaleimojen ikkunaa, missä ai- •:v kaleimojen määrä ikkunassa on hw, eli «w:tä vastaanotettua aikaleimaa käy tetään, kun arvioidaan /:ää. Aikaleimojen määrä nw ikkunassa säädetään edullisesti kokeellisesti optimaaliseen arvoon, on myös mahdollista, että ikku-25 na kattaa kaikki vastaanotetut aikaleimat. Jos aikaväli peräkkäisten aikalei-mojen välillä lähettimessä 101 on vaihteleva, estimaattori 209 käsittää välineet lähetysajan t(n) tarkastamiseksi aikaleimoista 208 ja taajuuden / arvioimiseksi ottaen huomioon myös lähetysajan t(n).

..... Tavanomaista pienimmän neliösumman algoritmia voidaan käyttää • | 30 taajuuden / ja aikaleimojen odotettujen vastaanottoaikojen arvioimisessa ot- • t ·"* taen edullisesti huomioon kaikki aikaleimat nw ikkunassa (ensimmäisessä ite- raatiossa). Näin ollen estimaattori 209 käsittää välineet 301 aikaleimojen odo-tettujen vastaanottoaikojen X{n) arvioimiseksi hyödyntäen pienimmän neliösumman arviointia, ensiksi kattaen kaikki aikaleimat nw ikkunassa. Kun ote- • · · • « 6 108489 taan kaikki aikaleimat nw ikkunassa huomioon, vähennetään x(w):n variaation vaikutusta.

Pienimmän neliösumman algoritmi on optimaalinen, Jos viiveen x(n) sekvenssi on korreloimaton ja Gaussin käyrän mukainen. x(n) ei kuiten- 5 kaan ole Gaussin käyrän mukainen, mutta sen todennäköisyysjakaumafunktio (probability distribution function, pdf) on epäsymmetrinen selväpiirteisellä hännällä. On mahdollista saada viive x(n) enemmän Gaussin käyrän mukaiseksi poistamalla Nr aikaleimaa, jotka eroavat eniten muista aikaleimoista. Poistettavien aikaleimojen määrä, Nr, voidaan päättää jokaisella synkronointikerralla. 10 Edullisesti Nr on ennalta määritetty, esimerkiksi verkon 104 mitatun statistiikan, tarkkuusvaatimuksien tai oskillaattorin stabiilisuuden perusteella.

Estimaattori 209 edelleen käsittää välineet 302 mitattujen vastaan-ottoaikojen poikkeamien laskemiseksi arvioiduista odotetuista ajoista ja välineet 303 yhden tai useamman eniten odotetuista ajoista poikkeavan aikalei-15 man poistamiseksi. Toistosilmukkaa 304 303 ->301 käytetään, jos Nr määrää näytteistä ei ole poistettu. Aikaleimoja voidaan edullisesti poistaa iteraatiolla yksi kerrallaan niin, että arviointeja, poikkeamien laskemisia ja aikaleimojen poistoja 301-303 toistetaan käyttäen toistosilmukkaa 304 jäljelle jääville aika-leimoille. Kun Nr kappaletta eniten poikkeavia aikaleimoja on poistettu, esti-20 maattori 209 käsittää välineet 305 taajuuden / arvioimiseksi käyttäen jäljelle jääneitä aikaleimoja. Arvioituun taajuuteen perustuvaa taajuusinformaatiota 210, /, voidaan sitten käyttää taajuusgeneroinnin säätämiseen niin, että ; ' vastaanottajaoskillaattorin 213 taajuusgenerointi voidaan synkronoida.

Seuraavassa on havainnollistettu matemaattisesti keksinnön edul-25 lista suoritusmuotoa, missä arvioitu taajuus, /, lasketaan iteraatiolla.

• · • ♦ · • · · 0'· (X{n o) :T· _ X(n0+l) 1. Vektori X0 = muodostetaan, X0 on nwx 1 -vektori.

\X{n0+nw-\)) • < • · p 'K) :: 1 t(n0 +1) 2. nwx2 -matriisi A0 = . . muodostetaan.

U t(nQ+nw-l)J

.·. : 30 7 108489 3. Taajuutta / ja odotettuja vastaanottoaikoja arvioiva lineaarinen regressio, Χ0{ή) = 0ΰ +ί(η)χ^^^, voidaan laskea soveltamalla tavanomaista pienimmän neliösumman algoritmia ottaen kaikki aikaleimat ikkunassa huomioon. X 0(n) on pienimmän neliösumman arvio AT(n):lle, ia Yf« / A \ f c 5 ovat matriisiyhtälön f0 / =(a[A0) ΑζΧ0 antamia skalaareja. C ja / l /f ref) voidaan arvioida olennaisesti samanaikaisesti, sitten arvioitua C :tä ja /:ää (ensimmäisessä iteraatiossa C0 ja /0) voidaan käyttää laskemaan arvio odotetuille vastaanottoajoille X(n).

4. Poikkeama arviosta X0(n), en = X(n)-X0(n)|, lasketaan aika-10 leimoille n0 ... n0+nw-1.

5. Oletetaan, että aikaleima m poikkeaa eniten sille arvioidusta ajasta, jolloin /w = maxarge„ , eli em >en kaikille w:lle.

X{nt + V) 6. Uusi vektori X, = X(m-1) muodostetaan, joka on identti- X(m + \) * I | « « , « i

[X(n0+nw-l)J

·,·, nen X0:n kanssa, paitsi, että X(m) on poistettu. X, on näin ollen («w-l)xl - * « 1 ;\j 15 vektori.

1 *(«o) ^ 1 r(«0 +1) • · · < , , 7. Uusi (nw - 1)χ2-matriisi A, = 1 t(m-1) muodostetaan.

. ‘"'ι 1 t(m +1) « · · • * · • ·

U t(n0+nw-\)J

* · 108489 8 8. Uusi arvio X1(n) = Cl+t(n)x^/ tehdään, missä C, ja /Jref / Jref ' c, Λ ovat matriisiyhtälön =(A1rA,)’AfX, antamia skalaareita.

\/frefJ

9. Vaiheeseen 4 palataan ja vaiheita 4-8 toistetaan Nr kertaa (ensimmäinen kerta mukana). Jokaisessa iteraatiossa edullisesti yksi aikalei-5 ma poistetaan yhtälöstä. Kun K kappaletta aikaleimoja on poistettu, viimei- / a \ I Γ

Nr { \-l _ - nen yhtälö on siten fN / =(A^AW) A^X^, missä on (nw -Nr)x\- < / f refj vektori. Lopullinen arvio / :lle on siten f = fNr (taajuusarvioinformaatio 210 kuviossa 4), jota voidaan sitten käyttää oskillaattorin 213 taajuusgeneroinnin säätämiseen. Kuten aiemmin osoitettiin (välineet 301), taajuus / arvioidaan 10 edullisesti ainoastaan lopullisessa iteraatiossa (vaihe 9).

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti on mahdollista poistaa ennalta määritetty määrä Nr aikaleimoja kerralla ja johtaa arvioitu taajuus f iteraatiota käyttämättä. Tämä tarkoittaa, että toistosilmukkaa 304 ei tarvita ja f voidaan arvioida, kun on ensimmäisen kerran poistettu aikaleimoja.

15 Viitaten uudestaan kuvioon 2, vastaanottaja 102 käsittää välineet 211 (ohjausyksikkö) korjaussignaalin 212 muodostamiseksi oskillaattorille 213 informaation perusteella arvioidusta taajuudesta f 210. On edelleen mahdol-lista saada palaute oskillaattorin ulostulosta 217 ohjausyksikölle 211 (ei esi-' ·' *; tetty).

v\: 20 Korjaussignaali 212 edullisesti määrittää vaaditun säädön, jota tar- vitaan oskillaattorissa 213. Korjaussignaali 212 voidaan sitten lähettää oskil-:T: laattoriin 213 ja oskillaattorin 213 taajuusgenerointia 217 säädetään korjaus- signaalin 212 perusteella (käyttäen taajuusinformaatiota 210). Vastaanottajan 102 paikallista kelloa 215 säädetään siten myös, kun oskillaattorin taajuutta 25 217 muutetaan, eli kellon kulkua muutetaan arvioidun taajuuden perusteella.

Tarkka / :n arvio mahdollistaa oskillaattoreiden 201 ja 213 tuotta- mien taajuuksien synkronoinnin. Oskillaattori 213 voi generoida taajuuksia 217 erilaisiin tarkoituksiin verkkoelementissä, esim. erilaisiin toimintoihin lähetin-:'': vastaanottimessa tai kytkimessä.

30 Synkronoinnin tarve riippuu erittäin paljon järjestelmäominaisuuk- sista, esimerkiksi käytettävistä oskillaattoreista ja verkkokuormasta. Edullisesti 9 108489 edellä kuvatut synkronointitoimenpiteet suoritetaan joka kerta, kun aikaleima vastaanotetaan, on myös mahdollista tehdä toiminnot tietyin aikavälein käyttäen vastaanottajan 102 kelloa 215.

Kuviossa 5 on esitetty kuviota 3 vastaavan järjestelmän mittauksiin 5 perustuvia simulointituloksia. 20 % aikaleimoista on poistettu (Nr =0.2nw). Ai-kaleimojen määrä ikkunassa, nw, on vaihdellut 10 -> 100. Aikaleimojen nw määrän kasvattaminen ikkunassa parantaa toimintaa. Pisteviiva 501 viittaa viitemenetelmään, joka käyttää ainoastaan ensimmäisiä ja viimeisiä aikalei-moja ikkunassa. Katkoviiva 502 esittää tavallisen pienimmän neliösumman 10 menetelmän (/ = /0) tulosta. Yhtenäinen viiva 503 on keksinnön edullisen suoritusmuodon mukainen modifioitu pienimmän neliösumman menetelmä. Lopuksi pisteiden ja katkoviivojen muodostama viiva 504 indikoi järjestelmässä vaadittua tarkkuutta.

Kuten simulointitulokset osoittavat, keksinnön edullisen suoritus-15 muodon mukainen synkronointi mahdollistaa taajuuden arvioimisen tarkemmin. Tämä sallii tarkemman taajuussynkronoinnin vastaanottajaoskillaattorissa 213 vertailuoskillaattorin 201 perusteella.

Esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa olemassa oleviin verkkoele-mentteihin. Niissä kaikissa on prosessoreita ja muistia, joiden avulla edellä ku-20 vattu keksinnöllinen toiminnallisuus voidaan toteuttaa. Osia keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesta lähettäjästä 101 ja vastaanottajasta 102 voi-. , daan toteuttaa prosessorissa ajettavan ohjelmiston avulla. On myös mahdol- ; ' lista toteuttaa joitakin toimintoja kovo-ratkaisuna, esimerkiksi soveltamalla asicra (Application Specific Integrated Circuit) tai erillislogiikkaa.

v.: 25 Keksintöä voidaan käyttää myös pakettivälitteisissä matkaviestin- ·*.*·· verkoissa. Keksintöä voidaan käyttää esimerkiksi GPRS-verkossa (General

Packet Radio Service) tarjoamaan taajuussynkronointi tukiasemalle.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin- « nöllinen konsepti voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-30 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaih- • « .·.·, della oheisten patenttivaatimusten laajuuden ja hengen puitteissa.

« ··· « · • «

Claims

108489 10 Patentti vaati m u kset

1. Menetelmä taajuussynkronoinnin tarjoamiseksi tietoliikennejärjestelmässä, missä muodostetaan aikaleimoja lähettäjäverkkoelementissä ajoitusinformaation tarjoamiseksi lähettäjäverkkoelementin vertailuoskillaatto- 5 rin perusteella, aikaleimat lähetetään pakettivälitteisen verkon yli lähettäjä-verkkoelementistä vastaanottajaverkkoelementtiin, jolla vastaanottajaverk-koelementillä on vastaanottajaoskillaattori, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet: (i) arvioidaan aikaleimojen vastaanotolle odotetut ajat vastaanotta-10 javerkkoelementissä, (ii) lasketaan poikkeamat arvioiduista odotetuista ajoista aikaiei- moille, (iii) poistetaan ainakin yksi eniten arvioidusta odotetusta ajasta poikkeava aikaleima, 15 toistetaan edellä mainittuja vaiheita (i) - (iii) poistamalla ainakin yksi aikaleima kerrallaan niin kauan, kunnes ennalta määritetty osa aikaleimoista on poistettu, arvioidaan vastaanottajaoskillaattorin taajuus käyttäen jäljelle jääneitä aikaleimoja, kun ennalta määritetty osa aikaleimoista on poistettu, ja 20 säädetään vastaanottajaoskillaattorin taajuusgenerointia mainitun arvioidun taajuuden perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • : : että « « 25 arvioidaan mainittu taajuus ja vastaanotolle odotetut ajat pienimmän • · neliösumman menetelmällä. • · * •«t • · · • « t

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 poistetaan ennalta määritetty osa aikaleimoista kerralla sen jälkeen • · ·;·" kun poikkeamat on laskettu ensimmäisen kerran. « I

·:··: 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 35 muodostetaan korjaussignaali mainitun arvioidun taajuuden perus- ' · '; teella vastaanottajaverkkoelementin ohjausyksikössä, ja 11 108489 säädetään vastaanottajaoskillaattorin taajuusgenerointia korjaus-signaalin perusteella.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että tallennetaan vertailuoskillaattorin taajuus vastaanottajaverkkoele-menttiin, ja käytetään tallennettua taajuutta, kun arvioidaan vastaanottajaoskillaattorin taajuutta. 10

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikaväli peräkkäisten aikaleimojen välillä lähettäjäverkkoelementis-sä on vakio. 15

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikaväli peräkkäisten aikaleimojen välillä lähettäjäverkkoelementis-sä on vaihteleva ja lähettäjäverkkoelementin mittaama lähetysaika annetaan 20 aikaleimoissa.

8. Tietoliikennejärjestelmän laite, joka mainittu laite käsittää välineet aikainformaatiota tarjoavien aikaleimojen vastaanottamiseksi ja vastaanottaja- '; ^; oskillaattorin, tunnettu siitä, että '<v 25 mainittu laite käsittää välineet aikaleimojen vastaanottamiselle • 1 \1·: odotettujen aikojen arvioimiseksi, 02: mainittu laite käsittää välineet poikkeamien laskemiseksi arvioi- duista odotetuista ajoista aikaleimoille, mainittu laite käsittää välineet ainakin yhden eniten arvioidusta 30 odotetusta ajasta poikkeavan aikaleiman poistamiseksi, .···, mainittu laite käsittää välineet vastaanottajaoskillaattorin taajuuden arvioimiseksi, kun ennalta määritetty osa aikaleimoista on poistettu, ja < I I mainittu laite käsittää välineet vastaanottajaoskillaattorin taajuusge- ‘:: neroinnin säätämiseksi mainitun arvioidun taajuuden perusteella. · 2 * « · 108489 12

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että aikaleimojen vastaanottamiselle odotetut ajat ja mainittu taajuus arvioidaan pienimmän neliösumman menetelmällä.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu laite käsittää välineet korjaussignaalin muodostamiseksi mainitun arvioidun taajuuden perusteella, ja mainittu laite käsittää välineet vastaanottajaoskillaattorin taajuusge-10 neroinnin säätämiseksi korjaussignaalin perusteella.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että aikaleimoja poistetaan yksi aikaleima kerrallaan toistaen odotettujen 15 aikojen arviointeja ja poikkeamien laskemisia, kunnes ennalta määritetty osa aikaleimoista on poistettu.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että 20 mainittu laite käsittää vastaanottajaoskillaattorin ajaman paikallisen kellon, jota käytetään aikaleimojen vastaanottoaikojen mittaamiseen. • «

13. Jonkin patenttivaatimuksen 8-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että t I '. '.: 25 mainittu laite on matkaviestinjärjestelmän tukiasema. • · · • ·» « · :T:

14. Tietoliikennejärjestelmä, missä lähettäjäverkkoelementti on jär- :T: jestetty muodostamaan aikaleimoja ajoitusinformaation tarjoamiseksi lähettä- jäverkkoelementin vertailuoskillaattorin perusteella, lähettäjäverkkoelementti 30 on järjestetty lähettämään aikaleimat pakettivälitteisen verkon yli vastaanotta-.···, javerkkoelementtiin, jolla vastaanottajaverkkoelementillä on vastaanottajaos- *** killaattori, tunnettu siitä, että vastaanottajaverkkoelementti on järjestetty: (i) arvioimaan aikaleimojen vastaanotolle odotetut ajat vastaanotta- « javerkkoelementissä, 35 (ii) laskemaan poikkeamat arvioiduista odotetuista ajoista aikalei- ; moille, « « 13 108489 (iii) poistamaan ainakin yksi eniten arvioidusta odotetusta ajasta poikkeava aikaleima, toistamaan edellä mainittuja vaiheita (i) - (iii) poistamalla ainakin yksi aikaleima kerrallaan niin kauan, kunnes ennalta määritetty osa aikalei-5 moista on poistettu, arvioimaan vastaanottajaoskillaattorin taajuus käyttäen jäljelle jääneitä aikaleimoja, kun ennalta määritetty osa aikaleimoista on poistettu, ja säätämään vastaanottajaoskillaattorin taajuusgenerointia mainitun arvioidun taajuuden perusteella. 10 « I i « I < « t • « ' I I « « • · • * · • »· • · ·«· * · ♦ • · · »«I • * « • ♦ c • * *·· • · ·«· * * < I . · · • · M « • · « « • « • « « « , ψ 1 08489 14