FI71452B - Synkroniseringsfoerfarande foer ett lokalt t ex riksomfattandepersonsoekarnaets radiosaendare - Google Patents

Description

1 71452

Alueellisen, esim. valtakunnallisen henkilöhakuverkon radio-lähettimien synkronointimenetelmä. - Synkroniserings-förfarande för ett lokalt, t.ex. riksomfattande personsökar-näts radiosändare.

Keksinnön kohteena on alueellisen, esim. valtakunnallisen henkilöhakuverkon radiolähettimien synkronointimenetelmä, joka hakuverkko on liitetty yleiseen puhelinverkkoon ja käsittää hakuviestien siirtosuuntaisessa järjestyksessä: - verkko-ohjaimen, jossa on elimet digitaalimuodossa olevien sanomien vastaanottamista, käsittelyä ja lähettämistä varten sekä elimet verkkoa koskevien parametrien manuaalista syöttämistä varten, - tukiasemaohjaimet, jotka ovat tiedonsiirtoyhteydessä verkko-ohjaimeen ja joissa on elimet digitaalimuodossa olevien sanomien vastaanottamista, käsittelyä ja lähettämistä varten, - tukiasemien radiolähetin-vastaanotinparit, joiden lähettimet mainittujen ohjaimien ohjaamana lähettävät sekä henkilö-hakuun että yhteistä kuuluvuusaluetta kattavien tukiasemien synkronointiin tarkoitettuja radiosignaaleja.

Aluksi tarkastellaan yleisesti henkilöhakuinformaation kulkua järjestelmän sisällä. Henkilöhaku käynnistyy mistä tahansa yleisen puhelinverkon puhelimesta tehdyllä kaukohakuverkon tunnusnumeron sekä haettavan vastaanottimen tunnusnumeron valinnalla. Puhelu ohjautuu kaukohakuverkon tunnusnumeron perusteella kaukohakuterminaaliin, joka vastaanottaa haettavan numeron ja lähettää sen edelleen välittömässä yhteydessään olevalle tukiasemaverkon verkko-ohjaimelle. Kaukohakuterminaalin ja verkko-ohjaimen välinen tiedonsiirto on sarjamuotoista 512 baudin nopeudella tapahtuvaa digitaalista informaatiota. Tiedonsiirron formaatti on tässä siirrossa POCSAG-koodiraken-teen mukainen (Post Office Code Standardization and Advisory Group).

Verkko-ohjain, ryhmäohjaimet sekä tukiasemaohjaimet ovat liittyneinä toisiinsa kaksisuuntaisin modemiyhteyksin. Tiedon- 71452 siirtotapa on synkroninen 2400 baudin nopeudella toimiva sano-maorientoitunut protokolla, jossa tiedonsiirron oikeellisuus on tarkistettu. Itse sanomien kehys on SDLC-standardin mukainen, joka on CCITTrn suosituksen X.25 tason 2 mukainen rakenne.

Verkko-ohjain lähettää kaukohakuterminaalilta saamansa kauko-hakunumerot ns. kaukohakusanomana ryhmäohjäimille, jotka puolestaan välittävät ne edelleen tukiasemaohjaimille. Tukiasemaohjaimilla sanomat puretaan ja hakunumeroista muodostetaan POCSAG-standardin mukaisia koodisanoja. Koodisanoista muodostetaan tietue, joka lähetetään radioteitse haettavien henkilöiden mukanaan kuljettamien vastaanottimien tulkittavaksi. Hakusanomia voidaan siis lähettää valinnaisesti yksittäisille hakuvastaanottimille mihin aikaan tahansa mistä tahansa yleisen puhelinverkon puhelinkojeesta. Hakuvastaanottimessa on sekä näyttö että äänisignaaliulostulo. Tavanomainen haku voi käsittää valinnan mukaan esim. neljä erilaista viestiä, ts. hakuvastaanotin synnyttää jonkin neljästä erilaisesta hälytys-äänisignaalista, joiden kunkin tarkoitus on etukäteen sovittu. Järjestelmää on mahdollista käyttää myös 10-numeroisen numeroinformaation lähettämiseen hakuvastaanottimen numeronäyttöön (ilmoittaa esim. kutsujan puhelinnumeron).

Tukiasemaohjain ohjaa radiolähetinosaa siten, että POCSAG-tietueiden informaatiobitit välittyvät sarjamuodossa 512 baudin nopeudella vastaanottimille. Radiolähetyksessä käytetään modulointina suoraa FSK:ta (Frequency Shift Keying) deviaation ollessa +/- 4,5 kHz. Kantoaallon taajuus on 146,325 MHz. Positiivinen taajuusdeviaatio edustaa loogista "0" ja negatiivinen taajuusdeviaatio edustaa loogista "1".

Suhteellisen tiheässä tukiasemaverkossa edellä selostetulla radiolähetystavalla on ongelmana se, että kaukohakuvastaan-otin saattaa kuulla yhtä aikaa useammalta lähetinasemalta tulevan lähetyksen summainformaationa, jonka oikeellisuus vaarantuu sitä enemmän, mitä enemmän sen osakomponentit ovat vaihesiirrossa keskenään. Vaihe-erojen aiheuttamaa ongelmaa 3 71452 on tutkittu laboratorio-olosuhteissa. Näissä tutkimuksissa on havaittu, että sanomien vastaanotto häiriintyy kahden lähettimen toiminnasta huonoimmassa tapauksessa seuraavilla ehdoilla: a) radiosignaalien intensiteetti vastaanottimen luona on 3 dB:n rajoissa yhteneväinen b) datasignaaleilla on vähintään 1/4-bitin vaihe-ero.

a)-Kohdan ehto täyttyy käytännössä silloin, kun vastaanotin on juuri kahden lähetinaseman yhteisellä peittoalueella. Synkronoinnin suhteen on tilanne huonoimmillaan silloin, kun lähettimien signaaleiden vaimennus perustuu pääasiallisesti etäisyyden aiheuttamaan vaimennukseen (vapaan siirtotien vaimennus) . Ottaen huomioon käytetyt lähetystehot, aallonpituus ja käytännön signaalikohinasuhde, voidaan tällaiseksi pahimman tapauksen mukaiseksi peittoalueeksi arvioida noin 3 km.

Jotta datasignaaleilla (512 bit/s) on enintään 1/4-bitin vaihe-ero, tulisi lähettimien olla keskenään synkronoituja siten, ettei toisiaan lähellä olevien asemien antenneista lähtevillä datasignaaleilla ole yli +/- 239 ps:n poikkeamaa nimellisestä "oikeasta" vaiheesta (signaalin kulkuaikaviiveet peittoalueella noin +/- 5 ps). Toisistaan kaukana olevien lähettimien synkronointitarkkuudella ei ole häiriöiden suhteen merkitystä.

Ongelma yhteisen kuuluvuusalueen häiriöistä voidaan siis poistaa synkronoimalla kaukohakujen lähetyssignaalit siten, ettei toisiaan lähellä olevien asemien kesken ole merkittäviä vaihe-eroja.

Koko tukiasemaverkon synkronoimiseksi on jo aikaisemmin tutkittu useita erityyppisiä ratkaisuja. Esimerkkeinä näistä voidaan mainita aikajakoinen lähetystekniikka ja ns. linjasynkro-nointi, joiden suurinpana etuna on helppo teoreettinen toteutus.

71452

Aikajakoisessa lähetystekniikassa ei oikeastaan ole kysymys synkronoinnista ollenkaan, koska sillä ainoastaan kierretään kyseinen ongelma. Ratkaisu perustuu siihen, että sanomat välitetään neljän aikaviipaleen aikana noin 1/4 tukiasemamäärällä kerrallaan. Mikäli kussakin lähetyksessä yhtä aikaa toimivat asemat on oikein valittu, ei niillä ole yhteisiä kuuluvuus-alueita ja ongelma on vältetty. Jako neljään perustuu siihen, että edellä mainittu on mahdollista toteuttaa minimissään neljällä aikaviipaleella. Tämän tekniikan suurimpana haittana on se, että koko tukiasemaverkon välityskapasiteetti on vain 1/4 synkronoituun ratkaisuun verrattuna.

Linjasynkronoinnilla tarkoitetaan sitä, että kulkuaikaviiveet tiedonsiirtoyhteyksissä kaukohakukeskuksen ja tukiasemien välillä on järjestetty johonkin tiettyyn vakioarvoon. Mikäli lähetettävä tieto välitetään tällaisessa järjestelmässä synkronisesti, on myös tukiasemilta lähtevä tieto synkronoitu. Menetelmän haittapuolena voidaan mainita mm. seuraavat seikat: - rajoittaa tiedonsiirtoverkon rakennetta ja laajuutta, koska toimii käytännössä ainoastaan suorilla yhteyksillä, joissa ei ole käytetty moderneja - on hankala ylläpidon ja huollon kannalta.

Rakennetta rajoittaa se, että jokin muu kuin suora yhteys tukiaseman ja terminaalin välillä ei käytännössä tule kysymykseen; esim. monitasoinen laaja kaukohakuverkko ei ole mahdollinen. Modernien käyttäminen ei myöskään tule kysymykseen, koska ne toimivat melko alhaisella taajuusalueella (1000 Hz -2000 Hz) ja niiden keskinäinen toiminta sekä lähettävässä että vastaanottavassa päässä ei ole synkronoitua (vaihelukittua) . Niissä syntyvät virheet ovat liian karkeita synkronoinnin vaatimusten kannalta. Huoltoa ja ylläpitoa aiheuttaa se, että viiveiden suhteen stabiileja yhteyksiä ei käytännössä useinkaan ole olemassa ja erityisillä tasaimilla (equalizer) aikaansaatu tilanne muuttuu ajan ja ympäristön olosuhteiden funktiona aiheuttaen jatkuvaa säädön ja huollon tarvetta. Yhteyksien tulee myös tällöin olla valittuja, eivätkä mielivaltaiset varatiekytkennät vikatilanteessa siten tule kysymykseen.

5 71452

Tukiasemien välinen radioyhteys on synkronoinnin kannalta mitä oivallisin tiedonsiirtomekanismi, koska siinä tapahtuvat ajalliset ilmiöt ovat riittävän tarkkoja, suhteellisen stabiileja ja hyvin tunnettuja. Periaatteellisella tasolla tukiasemien välinen radiosynkronointi on tunnettu, mutta käytännössä ei ole toistaiseksi onnistuttu kehittämään sellaista radiosynkronointimenetelmää, jolla voidaan hallita myös laajan verkon synkronointi ja suorittaa synkronointi niin suurella tarkkuudella, että tarvittava svnkronointivä-li tulee riittävän pitkäksi, jotta synkronointi ei olennaisesti pienennä kaukohakusanomien välityskapasiteettia .

Radioteitse tapahtuva synkronointi tehdään samalla tajuudel-la kuin varsinainen kaukohakusanomien välityskin. Varatessaan näin radiotien omaan käyttöönsä, pienentää synkronointi kaukohakujen välityskapasiteettia. Tätä haittatekijää voidaan minimoida kahdella eri tavalla: a) pyrkimällä pitämään synkronoinnin tarve mahdollisimman pienenä eli synkronointien välinen aika mahdollisimman pitkänä sekä b) suorittamalla synkronointi mahdollisimman nopeasti. Lisäksi synkronointi on tehtävä siten, etteivät hakuvastaanottimet tulkitse synkronointia virheellisesti hauksi.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan edellä mainittua tyyppiä olevan henkilöhakuverkon radiosynkronointimenetelmä, joka - asettamatta hakuverkon laitetoteutukselle mainittavia erityisvaatimuksia - tekee mahdolliseksi laajankin verkon synkronoinnin hallinhan ja synkronoinnin suorittamisen niin suurella tarkkuudella, että synkronoinnin vaikutus kaukohakujen välityskapasiteettiin minimoituu.

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi keksinnön mukaiseen synkronointimenetelmään kuuluu seuraavat toimenpiteet: a) tukiasemien yhteisellä verkko-ohjaimella (PNU) suoritetaan synkronointisuunnitelma, johon kuuluu - synkronointireitin määrittäminen - synkronoinnin aloittavan tukiaseman valitseminen - reitin mukaisen tunnisteen määrittäminen kullekin tukiasemalle 71452 - tukiasemien välisten matkojen määrittäminen reittiä pitkin b) tukiasemien yhteiseltä verkko-ohjaimelta (PNU) lähetetään tukiasemaohjaimille (TSI) tiedonsiirtoverkkoa pitkin synk-ronointikomento, joka mainitun synkronintisuunnitelman mukaisesti sisältää - tiedon siitä, onko kommennon vastaanottava asema synkronoinnin aloittaja vai ei - reitin mukaisen tunnisteen, jonka perusteella synkronoitava asema tunnistaa ja hyväksyy ainoastaan määritettyä reittiä pitkin saapuneen synkronointisignaalin - tiedon synkronoivan signaalin kulkuaikaviiveestä c) lähetetään synkronointisignaali synkronoinnin aloittajaksi valitun tukiaseman lähettimestä synkronointikomentoa noudattaen d) vastaanotetaan synkronointisignaali sen kuulumisalueella olevien tukiasemien vastaanottimilla ja verrataan vastaanotetun signaalin tunnistetta synkronointikomennossa annettuun tunnisteeseen e) jos kohdan d) vertailu osoittaa, että vastaanotettu synkronointisignaali on tarkoitettu vastaanottavan tukiaseman synkronointiin, tahdistetaan vastaanottavan tukiaseman kello/signaalilähetin synkronointisignaaliin, f) ohjataan aloittajaksi määrätyn tukiaseman lähetin pois päältä ja juuri synkronoitujen tukiasemien lähettimet ohjataan päälle toisen synkronointisekvenssin synkronointisignaalin lähettämiseksi, g) suoritetaan toisen synkronointisekvenssin aikana synkronoitavien tukiasemien synkronointi kohtien d) ja e) mukaisesti, kuitenkin sillä lisäyksellä, että synkronoivan tukiaseman oma vastaanotin kuuntelee saman aseman lähettämää signaalia ja ennen varsinaisen synkronointisanoman lähettämistä lähetettävän signaalin vaihetta korjataan eli siirretään ajallisesti eteenpäin sellaisella määrällä, joka vastaa lähettimessä ja vastaanottimessa syntyvien viiveiden ja synkronointikomennossa annetun kulkuaikaviiveen summmaa, h) suoritetaan tarvittava määrä synkronointisekvenssejä kunnes viimeiset tukiasemat ovat lähettäneet synkronointisignaalin, jota ei enää vastaanoteta muilla tukiasemilla, vaan suo- 7 71452 ritetaan oman' aseman kellon/signaalilähettimen vaiheen korjaus lähetin-vastanotinparissa syntyvän viiveen ja kul-kuaikaviiveen kompensoimiseksi.

Keksinnön tarkoituksen saavuttamiseksi on myös tärkeää, että verkko-ohjaimella suoritetaan synkronointisuunnitelma, joka käsittää tukiasemien synkronointi järjestyksen määrittämisen asemien keskinäisen sijainnin perusteella siten, että synkronointiin tarvittavien sekvenssien lukumäärä on mahdollisimman pieni eli kussakin synkronointisekvenssissä samanaikaisesti rinnakkain synkronoitavien tukiasemien lukumäärä on keskimäärin mahdollisimman suuri, ja että verkko-ohjaimella suoritetaan varsinaisten henkilöhakujen lähettämisen ajanhetken määrääminen siten, että lähetyksen synkroonisuus on riippumaton digitaalisen tiedonsiirtoverkon rakenteesta ja ominaisuuksista.

Synkronoinnin tarkkuutta voidaan parantaa siten, että verkko-ohjaimelle syötetään tiedot tukiasemien keskinäisistä välimatkoista, ja että verkko-ohjaimelta pitkin digitaalista tiedonsiirtoverkkoa tukiasemaohjaimille lähetettävä synkronointiko-mento sisältää tiedon synkronoivan tukiseman etäisyydestä synkronoitavasta tukiasemasta tai tämän etäisyyden aiheuttamasta signaalinkulkuviiveestä, jolloin edellä mainituissa me-netelmävaiheissa g) ja h) lähetettävän signaalin vaihekorjauk-seen lisätään edellisessä synkronointisekvenssissä syntynyt tukiasemien välisen matkan kulkuaikaviive.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan reitin mukainen tunniste on synkronoinnin suorituksen aloitusaika, joka aloittajaksi valitun tukiaseman tapauksessa on se ajanhetki, jona aloittaja-asema lähettää synkronointisignaalin, ja muiden tukiasemien tapauksessa se ajanhetki, jona synkronoiva sanoma tulee tukiasemalle.

7a 71452

Seuraavassa keksinnön erästä suoritusesimerkkiä selostetaan lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen henkilöhakuverkon lohko-kaaviota ja hakuverkon liittymistä yleiseen puhelinverkkoon.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaiseen hakuverkkoon kuuluvan verkko-ohjaimen lohkokaaviota.

Kuvio 3 esittää kuvion 1 mukaiseen hakuverkkoon kuuluvan ryh-mäohjaimen lohkokaaviota.

Kuvio 4 esittää kuvion 1 mukaisen hakuverkon tukiasemaohjaimen lohkokaaviota.

Kuvio 5 esittää kuvion 1 mukaisen hakuverkon tukiasemien lähe-tin-vastaanotinpareja sekä niiden tiedonsiirtoyhteyksiä ja niissä esiintyviä viiveitä.

8 71452

Kuvio 6 esittää kaaviollisesti viiveiden aiheuttaman vaihe-eron syntyä ja kompensointia.

Kuvio 7 esittää tukiasemien lähettämän ja vastaanottaman synk-ronointisignaalin ajallista jakautumista.

Kuvioon 1 viitaten selostetaan aluksi henkilöhakuverkon yleistä rakennetta. Hakukutsut tehdään yleisellä puhelinverkolla PSTN:n (Public Switched Telephony Network). Kutsut voidaan lähettää mistä tahansa yleisen puhelinverkon puhelinkojeesta.

Kaukohakukeskus PT (Paging Terminal) toimii liitäntälaitteena yleisen puhelinverkon ja hakuverkon välillä. Kaikki hakukutsut tarkistetaan ja hyväksytetään kaukohakukeskuksella PT. Tätä tarkoitusta varten se pitää muistissaan tiedot kaikista haku-vastaanottimien haltijoista ja heidän erityispalvelumuodois-taan.

Verkko-ohjain PNU (Paging Network Unit) ohjaa koko hakuverk-koa, joka muodostuu ryhmäohjaimista TGC (Transmitter Group Controllers) ja tukiasemaohjaimista TSI (Transmitter Site Interfaces). Hakuverkon käyttö ja ylläpitotoimintoja käsitellään verkko-ohjaimeen PNU liittyvien I/O-laitteiden välityksellä. Myös verkon synkronointi käynnistetään verkko-ohjaimen PNU toimesta.

Kuvion 2 lohkokaaviossa oikeanpuoleinen "master" keskusyksikkö (CPU85B) ohjaa koko verkko-ohjainta ja se käsittää muistin, ajoittimet ja sarjaliitännät hälytinkirjoittimelle ja näyttöpäätteelle. Slave keskusyksikkö (toinen CPU85B) vastaanottaa hakusanomat kaukohakukeskukselta PT ja syöttää ne jonossa MEM64-muistin puskureihin. Ryhmäohjaimille TGC lähetettävät hakusanomat käsitellään joukolla erityisiä I/O-ohjaimia (SCC25), joista kukin sisältää mikroprosessorin ja puskuri-muistin. Verkko-ohjain uudelleenryhmittää hakusanomavirrat ja syöttää ne jonomuodossa lähetettäväksi ryhmäohjaimille TGC. Verkko-ohjain ohjaa hakuverkon toimintaa ja synkronointia. Se 9 71452 määrää lähettimien jaksottain toistuvan radiosynkronointi-prosessin aloittamisesta.

Kuviossa 3 on esitetty ryhmäohjäimien lohkokaavio, josta ilmenee, että ryhmäohjain perustuu samoihin telekommunikaa-tiomoduleihin, joita käytettiin verkko-ohjaimessa.

Yhtä SCC25:tä käytetään yhteyttä varten verkko-ohjaimeen PNU (molempia kanavia käytetään, jos PNU on kahdennettu). Jäljelle jäävien 7:n SCC-25:n avulla TGC:n alaisuuteen voidaan liittää aina 56 tukiasemaa (yhteen sarjakanavaan voidaan liittää neljä tukiasemaa). Ryhmäohjäimien TGC tehtävänä on ohjata verkon yhtä solmukohtaa; ne tarkistavat verkko-ohjaimelta vastaanotettujen datapakettien oikeellisuuden, syöttävät ne jono-muodossa kohti tukiasemia ja varmistavat datapakettien oikean vastaanoton tukiasemilla. Ryhmäohjäimillä TGC on myös tärkeä osuus synkronoinnin valmisteluvaiheessa komentotietojen välittäjänä tukiasemille. Piehehköt hakuverkot voidaan rakentaa myös ilman ryhmäohjäimiä.

Kuviossa 4 on esitetty tukiaseman lohkokaavio. Tukiasema jakautuu kahteen erilliseen osaan, nimittäin tukiasemaohjaimeen TSI (Transmitter Site Interface), joka on hakuverkon kaukaisin osa, ja lähetin-vastaanotinlaitteistoon, joka sisältää varsinaiset radiotaajuuslaitteet. Tukiasemaohjain TSI käsittää kaksi modulia: TSI85A keskusyksikön ja standardin V.26 korttimodemin. TSI85A on edelleenkehitetty versio standardista CPU 85B keskusyksikkökortista, joka on sovitettu ohjaamaan ra-diolähetintä ja hälytyslinjoja (vrt. kuvio 5). TSI85A sisältää kaikki piirit, jotka tarvitaan aikaansaamaan "älykäs" tukiasema. Yksi sen tärkeimmistä tehtävistä on suorittaa kaikki toiminnot, jotka tarvitaan onnistuneeseen synkronointiin. Tukiasemaohjain tunnistaa ja vastaanottaa monipistemodemilinjasta ne sanomat, jotka on tarkoitettu erityisesti sille. Sanomien sisältämä hakuinformaatio muutetaan POCSAG-formaattiin, jonka mukaisesti RF-lähetintä sitten ohjataan. Ryhmäohjaimelta tullut sanoma voi olla myös luonteeltaan muu kuin hakuinformaatio, 10 71452 esim. komento tukiasemaohjaimelle ilmoittaa sen tila ryhmäohjäimälle, aktivoida tai passivoida tukiasema, osallistua verkon jaksottaiseen radiosynkronointiin jne.

Seuraavaksi selostetaan hakuverkon radiosynkronoinnin suoritusta keksinnön mukaisella menetelmällä.

Synkronoinnin aloittamisesta ja siihen liittyvästä suunnittelusta vastaa verkko-ohjain PNU. Verkko-ohjaimelle annetaan tästä syystä järjestelmän konfiguroinnin yhteydessä parametreinä seuraavat tiedot: - haluttu synkronoinnin suoritusväli - kunkin tukiaseman "kuuluvuusalueella" olevien muiden tukiasemien tunnukset sekä etäisyydet 1 km resoluutiolla niihin.

Verkko-ohjain PNU määrittää saamistaan kuuluvuustiedoista (tukiasemien keskinäisistä etäisyyksistä) voidaanko koko maata kattava järjestelmä synkronoida yhtenä alueena olemassa olevia tukiasemien välisiä yhteyksiä käyttäen. Mikäli näin ei ole, selvitetään samalla edelleen ne itsenäiset ns. eristetyt alueet, jotka voidaan synkronoida sisäisesti, mutta joilla ei ole yhteyttä muihin alueisiin. Ns. eristettyjen alueiden hakeminen selostetaan myöhemmin tarkemmin. Mainittakoon tässä yhteydessä, että pienin tällainen eristetty alue on yksittäinen tukiasema, jolla ei ole yhteyttä muihin tukiasemiin. Ottaen huomioon tukiasemien väliset kuuluvuusolosuh-teet (asemien etäisyyksien lisäksi vastaanottimen herkkyys, käytetyt antennikorkeudet jne.) voidaan todeta, että tällaisten eristettyjen alueiden välillä ei niiden keskinäisestä synkronoimattomuudesta aiheutuvaa ongelmaa hakuvastaanottimen kannalta ole käytännössä olemassa, joten ne voidaan synkronoinnissa määrätä toimimaan itsenäisesti toisistaan riippumatta. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että koko systeemissä voi olla useita ns. synkronoinnin aloittajia - joka eristetyllä alueella omansa.

Synkronoinnin suunnitteluvaiheeseen kuuluu siis edellä esite- 11 71452 « tyn perusteella myös aloittajan etsiminen kultakin eristetyltä alueelta. Kriteerinä tässä määrittelytehtävässä on valita sellainen aloittaja, että synkronoinnissa asemalta toiselle välitettävien sanomien lähetyslukumäärä minimoituu. Tämä merkitsee sitä, että kussakin synkronointisekvenssissä samanaikaisesti rinnakkain synkronoitavien tukiasemien lukumäärä on keskimäärin mahdollisimman suuri.

Varsinaisesti synkronointi lähtee liikkeelle siitä, että verkko-ohjain PNU välittää tiedonsiirtoverkkoa pitkin komennon valitsemalleen tukiasemaohjaimelle (-ohjaimille) synkronoinnin aloittamisesta tiettynä ajanhetkenä. Hakuverkon tai sen eristetyn alueen muille tukiasemaohjaimille TSI välitetään puolestaan komento valmistautua vastaanottamaan tuleva synkronointitieto tietyllä ajanhetkellä verkko-ohjaimen etukäteen tekemän suunnitelman mukaan. Sanan synkronointisekvens-sin tukiasemilla tämä ajanhetki on sama, kuitenkin hyvin karkealla tarkkuudella (1/16 sek.) verrattuna siihen tarkkuuteen, jolla 512 baudin signaali on synkronoitava. Synkronointisekvenssi kestää 8/16 sekunnin ajan, joten peräkkäin synkronoitavien asemien saamien komentojen ajanhetket eroavat 8/16 sekuntia toisistaan. Ajanhetki toimii synkronoinnin suorituksessa synkronointisancman tunnisteena, jolloin varmistutaan siitä, että synkro-nointisignaali tuli suunniteltua reittiä pitkin.

Ajanhetken lisäksi radioteitse tulevan synkronointisancman vastaanottaville asemille välitetään se etäisyys, jonka jäässä synkronoinva asema on, jolloin signaalin kulkuaikaviive voidaan korrpensoida laskennallisesti vastanottavassa päässä pois, kuten myöhennän tarkemmin esitetään. Synkronointi-sanomassa oleva tunniste (aika) varmistaa, että synkronointireitti ja sitä vastaava etäisyys korreloivat oikein keskenään.

Ennen varsinaisen synkronoinnin aloittamista, kuitenkin tiedonsiirtoverkossa välitettyjen synkronointikomentosanomien jälkeen, verkko-ohjain PNU ilmoittaa tukiasemaohjaimille TSI oman kellonaikansa 1/16 sekunnin resoluutiolla. Tämän kellonajan tarkoituksena on pitää synkronoidun verkon kellonaika ja verkko-ohjaimen kellonaika suurin piirtein (muutaman sekunnin tarkkuudella) samana. Verkko synkronoidaan kuitenkin tarkasti nimenomaan aloittajan aikaan. Mahdolliset korjaukset 12 71 452 summittaisessa ajassa ennen synkronointijakson alkua tehdään tukiasemaohjaimilla aina 1/16 sekunnin resoluutiolla, jolloin uudelleensynkronoinnin yhteydessä saadaan tieto synkronointi-välin aikana tapahtuneesta käyntivirheestä (luokkaa kymmeniä tai satoja mikrosekunteja), joka ilmenee käytännössä tulevan synkronointisignaalin vaihe-erona omaan kelloon nähden.

Vastaanottavat tukiasemat kytkevät hieman ennen synkronoinnin aloitushetkeä lähettimensä pois toiminnasta ja synkronointi-vastaanottimensa vastaavasti toimintaan. Synkronoinnin aloi-tushetkellä lähettää valittu aloittaja 32-bittisen synkro-nointisanoman. Sama sanoma toistetaan vielä varmuuden vuoksi. Vastaanottavat asemat synkronoituvat tähän sanomaan myöhemmin selostettavalla tavalla.

Kaikki ne vastaanottavat asemat, jotka kuulevat tämän sanoman oikein sekä tunnistavat sancmassa olevan aikatiedon samaksi (reitin tunniste), joka tuli verkko-ohjaimelta synkronoinnin aloituskomennon yhteydessä, tahdistavat sisäisen kellonsa käynnin sanoman tiettyjen bittien muutosreunoihin.

Tämän jälkeen vastaanottavat asemat kytkevät synkronointivas-taanottimensa pois toiminnasta ja lähettimensä puolestaan takaisin toimintaan. Näille toimenpiteille on varattu synkro-nointisekvenssissä tarkkalleen 5/16 sekuntia aikaa.

Näin synkronoituneista asemista tulee puolestaan synkronoivia asemia, jotka lähettävät seuraavan synkronointisekvenssin alkaessa vastaavasti 32-bittisen sanoman kaksi kertaa. Aloittaja ei enää tässä vaiheessa osallistu lähetykseen.

Edellä kuvattu synkronointisekvenssi toistetaan ennakkoon määritellyn suunnitelman mukaan niin monta kertaa, että synkronointi etenee aaltoliikkeenä koko eristetylle alueelle. Koko synkronointivaiheen aikana kukin asema siis synkronoituu kerran ennalta ilmoitettuun sanomaan ja lähettää kerran itse synkronointisanoman.

13 71 452

Seuraavassa tarkastellaan lähemmin kahden tukiaseman välillä siirrettävää synkronointisanomaa.

Kahden tukiaseman välinen synkronointi tapahtuu siis siten, että synkronoiva asema lähettää erityisen 32-bittisen synkro-nointisanoman. Sanoman sisältö on seuraava: !MF! P.EV 13 ! CNTR ! CRC ! E? ! r-‘F: Fituus 1 bitti (DO). Aina 1, jotta vastaanottimet eivät tulkitsisi sanomaa virheellisesti hauksi.

PEV: Pituus 10 bittiä (D1-D10). Vuorotellen nollia ja ykkösiä vastaanottavan aseman bittisvnkronoimiseksi. Alkaa nollalla ja päättyy ykköseen.

B: Pituus 1 bitti (Dll). Erotin, joka on aina ykkönen ja muodostaa siis kaksi perättäistä ykköstä P10:n kanssa.

CNTR: Pituus 9 bittiä (D12-D20). Synkroniaikalaskuri 1/16— sekunnin resoluutiolla. Ilmaisee ajanhetken, joka on kulunut synkronoinnin aloittamisesta ja samalla vastaanottajalle hänelle kuuluvan synkronoint’sanoman. Vastaanottajahan sai k.o. aikatieöon verkko-ohjaimelta synkronointikomennon yhteydessä. 32 bitin lähettäminen 512 baudin nopeudella kestää 1/16 sekuntia.

CRC: Pituus 10 bittiä (D21-D30). POCSAG-koodistanoardin mukainen tarkistussumma.

EP: Pituus 1 bitti (D31). Parillinen pariteetti D0-D31:stä.

Seuraavassa esityksessä olevalla numeroinnilla viitataan oheiseen kuvioon 7.

1: Synkronoiva tukiasema ohjaa oman lähettimensä päälle jo hyvissä ajoin (3/16 sekuntia) ennen varsinaisen synkro-nointisanoman lähetyksen aloitushetkeä.

2: Ennen kuin lähettimen tehoaste on välttämättä vielä stabiloitunut, ohjataan datalinjalle jo puolitaajuista joh-dantokuviota. Hakuvastaanottimet eivät voi tulkita tätä väärin kahdesta syystä: a) ns. message flag on "ykkönen" b) tarkistussuma on väärä

Synkronoitava asema ei myöskään voi tulkita tätä väärin, 14 71 45 2 koska se etsii tässä vaiheessa oikeantaajuista johdanto-kuviota. Tämän "lähetyksen" tarkoituksena on varmistaa sekä oman että vastaanottajan synkronointivastaanottimien Rx toiminta siten, että varsinainen synkronointisanoma kuuluisi mahdollisimman oikein.

3: Oma vastaanotin toimii moitteettomasti viimeistään tässä vaiheessa, joten tarvittava lähetin-vastaanotinparin viive-mittaus on tämän jälkeen mahdollista.

4: Varsinainen synkronointisanoman lähetys alkaa. Lähetetään normaalia johdantokuviota 1/16 sekunnin ajan. Tässä yhteydessä suoritetaan myös mittaus, jolla selviää signaalin kulkuaikaviive lähettimessä ja vastaanottimessa kokonaisuudessaan. Tätä viivettä kuvaataan myöhemmin esitettävässä laskuesimerkissä termillä: ts + tap + tr + tag (vrt. kuvio 5). Viive kompensoidaan yhdessä mahdollisen matka-viiveen (esim. tn + tbd) kanssa korjaamalla lähetettävän datan vaihetta vastaavalla määrällä. Poikkeuksena edellämainittuun on synkronoinnin aloittaja, jolla viivemittausta ja kompensointia nimenomaan ei tehdä, kuten laskuesimerkistä käy ilmi. Syynä tähän on se, että näin synkronointivälin aikana syntynyt kellojen käyntivirhe voidaan saada mittaamalla (vaihe 10) esille.

5 ja 6: Lähetetään synkronointisanoma (2 kpl).

7: Kun viimeinenkin bitti (pariteetti) on lähetetty, odotetaan vielä 2/512 sekuntia, jonka jälkeen lähetin ohjataan pois päältä. Tilanne on synkronoivan aseman kohdalta tällä erää ohi.

8: Synkronoitava asema on jatkuvasti "kuulolla". Tulevasta signaalista ei tässä vaiheessa ole vielä täyttä varmuutta.

9: Synkronointivastaanotin kuulee tulevan lähetteen, joka tässä vaiheessa vielä on puolitaajuista johdantokuviota.

10: Johdantokuvion avulla vastaanottaja suorittaa vaihevertai-lumittauksen, jossa mitataan oman "lähetyskellon" ja tulevan datan keskinäistä vaihe-eroa. Tätä mittaustulosta korjataan laskennallisesti lopullisen tuloksen (kellojen synkronointivälin aikainen käyntivirhe) saamiseksi ja käynti-virheen raportoimiseksi sitten verkko-ohjaimelle.

15 71 45 2

Johdantokuvion alkuosa hylätään lähettäjän tekemän vaihe-korjauksen vuoksi (vrt. kohta 4:). Johdantokuvio jatkuu vielä varsinaisessa synkronointisanomassa kuten edellä on esitetty ja varsinainen bittisynkronointi (tarkka synkronointi) tehdäänkin johdantokuvion aikana tulevan datan muutosreunaan. Synkronoituminen tarkistetaan vielä johdantokuvion aikana ja mikäli tarkkuus todetaan liian huonoksi, bittisynkronointi uusitaan. Synkronoitumisen jälkeen tulevasta datasta otetaan näytteitä keskeltä bittiä. Tämä on synkronoitumisen 1. vaihe.

11: Synkronointisanomat otetaan vastaan. Sanomatason synkronoituminen tehdään erottimen (B) avulla. Tämä on synkronoitumisen vaihe 2. Vastaanottajalla on hallussaan verkko-ohjaimelta synkronointikomennon yhteydessä saatuina tietoina etäisyys sekä ajan hetki (D12-D20 ensimmäisessä sekvenssin sanomassa), jona sille tarkoitettu synkronointisanoma tulee. Mikäli tulevassa sanomassa oleva ajanhetki täsmää ja sanoma on muun tarkistuksen avulla todettu oikein vastaanotetuksi, päätetään lopullisesti vasta synkronoitua siihen. Tämä on synkronoitumisen viimeinen eli vaihe 3.

Mikäli sanoman aikalukema ei täsmännyt, tarkistetaan tilanne toisen sanoman aikana, mutta synkronointia ei jätetä voimaan, koska se ei ollut tälle asemalle tarkoitettu eikä annettu etäisyyskorjaus näin ollen olisi oikea. Jollei synkronointiin jostakin edellä mainitusta syystä päädytä, jatketaan toimintaa alusta kohdan 8: mukaan uudelleen.

12: Pariteettibitin, joka on sanoman viimeinen bitti, lukemisen jälkeen odotetaan 2/512 sekuntia ja vastaanotin ohjataan pois päältä.

13: Kun vastaanotin on ollut 2/16 sekunnin ajan pois päältä, kytketään lähetin toimintaan.

14: Synkronoituneesta asemasta on näin tullut itsestään lähettäjä ja tilanne toistuukin sen osalta kohtien 2: - 7: mukaisesti. Suoritettuaan sitten tämän lähetyksen, tukiasemaohjain kytkee lähettimensä pois päältä ja jää odottamaan 16 71 45 2 verkko-ohjaimelta tulevaa synkronoinnin lopetuskomentoa ja edelleen mahdollisesti lähetettäviä hakuja.

Eristettyjen alueiden hakeminen tapahtuu seuraavasti:

Verkko-ohjaimen muistissa on kuvaannollisessa mielessä ikäänkuin matriisi, joka on muodostettu annetuista lähtötiedoista. Matriisissa on kaikkien niiden aktiivien asemien kohdalle, jotka kuulevat toisensa, merkitty 1, kun taas päinvastaisessa tapauksessa merkintä on 0. Käytännössä edellä kuvattu on verkko-ohjaimen muistissa oleva lähtötietotauluk-ko, mutta se esitetään tässä yhteydessä matriisina asian ymmärtämisen helpottamiseksi.

Esim.

! 1 2 3 4 5 6 1 ! - 0 1 0 0 0 2 10-01 01 3 110-010 .41010-01 5 10 0 10-0 6 10 10 10-

Vastaava maantieteellinen sijainti voisi olla: 1 2 * * 4 6 3 * * * 5 ★

Verkko-ohjain muodostaa alueiden hakua varten vektorin (myös kuvaannollisessa mielessä), jossa on yhtä monta alkiota kuin järjestelmässä on tukiasemia. Tässä vaiheessa kunkin alkion arvona on 0.

Esim. 123456 101010101010! 17 71 45 2

Eristettyjen alueiden hakeminen tapahtuu käymällä edellä esitetty matriisi läpi ja merkitsemällä vektoriin matriisissa esitettyjen yhteyksien olemassaolo.

Hakeminen aloitetaan ensimmäisestä tukiasemasta merkitsemällä vektoriin ne tukiasemat joille yhteys on olemassa. Esimerkkimme tapauksessa merkintä tulisi siten vektorin alkioiden 1 ja 3 kohdalle.

Tämän jälkeen on tarkoituksena hakea "jatkoyhteyksiä", joita jo merkityillä yhteysasemilla on. Tästä syystä seuraava asema, jolle merkintä tehdään määräytyy vektorin sisällön perusteella matriisin toimiessa lähdetietotaulukkona. Esimerkkimme tapauksessa jatkoyhteyksiä etsitään siis asemalle 3. Kuten matriisista havaitaan on 3:11a yhteydet l:een ja 5 reen, joten vektoriin merkitään "uutena" yhteystietona alkio 5.

Seuraavien jatkoyhteyksien merkitsemistä jatketaan edellä kuvatulla tavalla. Esimerkimme tapauksessa siis tukiasemalle numero 5. Matriisista havaitaan, että sillä on yhteys asemaan 3 ja näin ollen uusia yhteystietoja ei vektoriin tule.

Tässä vaiheessa voidaan vektorin sisällöstä päätellä, että "käsittelemättömiä" jatkoyhteysasemia ei enää ole. Tämä merkitsee sitä, että eristetty alue on saatu määritetyksi. Esimerkkimme tapauksessa alueen muodostavat vektorin alkioiden merkintöjen mukaan asemat 1., 3. ja 5.

Toisaalta vektorista voidaan nähdä myös se, että kaikki tukiasemat eivät tulleet vielä käsitellyiksi (alkiot 2, 4 ja 6 ovat merkitsemättä), joten hakemista on vielä jatkettava. Seuraa-van eristetyn alueen hakeminen voidaan aloittaa periaatteessa mistä tahansa merkitsemättömästä tukiasemasta. Esimerkissämme ensimmäinen merkitsemätön on asema numero 2. Vastaavalla tavalla kuin ensimmäistä aluetta haettaessa, havaitaan matriisin avulla yhteysasemiksi 4 ja 6, joten ne merkitään vektoriin.

18 71452

Nyt on tilanne puolestaan sellainen, että esimerkin vektorissa ei enää ole käsittelemättömiä asemia, joten jatkoyhteyksiä ei tarvitse enempää selvittääkään. Voidaan todeta, että toinen eristetty alue muodostuu asemista 2, 4 ja 6.

Esimerkin vuoksi tehdään edellä kuvatulla tavalla eristettyjen alueiden määritys yhtenäiselle alueelle.

Asemien maantieteellinen sijainti voisi olla vaikkapa seu-raava: 1 2 * ★ 4 6 3 * * * 5 *

Vastaava matriisi on: i 1 2 3 4 5 6 1 Ϊ - 0 1 0 0 0 2 10-0101 3 110-110 4 10 11-01 5 10 0 10-0 6 10 10 10-

Aloitetaan etsiminen jälleen asemasta 1, jolle yhteysasema matriisin mukaan on 3. Jatkoyhteyksien selvittämiseksi on nyt ainoana mahdollisuutena asema 3, jolle yhteysasemina matriisin mukaan ovat 1, 4 ja 5. Vektorin merkintöjen mukaan asema numero 1 on jo käsitelty, joten jatkoyhteyksien selvittäminen tapahtuu 4 ja 5 osalta. Käsitellään ensiksi vaikka 4, jolle yhteysasemina matriisin mukaan ovat asemat 2, 3 ja 6.

Nyt havaitaankin, ettei vektorissa ole enää "vapaita" alkioita joten hakeminen voidaan lopettaa.

71452 19

Lopputulokseksi saatiin, että kaikki asemat 1-6 muodostavat vhden eristetyn alueen, joka voidaan kokonaisuudessaan synkronoida .

Edellä esitetyt esimerkit valaissevat mvös kyllin selvästi sen seikan, miksi eristettyjen alueiden määrittäminen ylipäätään on tarpeellista ja miksi ne on synkronoitava erikseen.

Eristettyjen alueiden määrittäminen tehdään verkko-ohjaimella aina silloin, kun verkon tilanteessa on synkronointien välisenä aikana tapahtunut muutoksia (konfigurointimuutos, jokin asema passivoitu jne.) Tämä tarve ilmenee helposti jos kuvittelemille, että jälkimmäisessä esimerkissämme oleva tukiasema numero 4 passivoidaan tai poistetaan kokonaan. Tällöinhän systeemistä muodostuu kaksi eristettyä aluetta yhden kokonaisuuden sijasta. Todettakoon vielä, että vaikka alueiden hakeminen perustuukin jatkoyhteyksien selvittämiseen, ei se vielä sellaisenaan määritä optimaalisinta synkronoinnin suoritusreittiä.

Aloittajan määrittäminen suoritetaan seuraavasti

Kun kaikki verkon eristetyt alueet on määritelty, on kullekin alueelle määriteltävä aloittaja, josta alueen synkronointi lähtee liikkeelle. Aloittajan valinnan kriteerinä verkko-ohjaimella on tehdä se siten, että eristetyn alueen synkronoi-miseksi tarvitaan mahdollisimman vähän synkronointisekvens-sejä.

Edellä esitetystä ensiirmäisestä esimerkistä voimme helposti havaita, että 1, 3 ja 5 asemien muodostamalle eristetylle alueelle ei aloittajaksi kannata valita l:stä tai 5:st&, koska synkronointi etenisi ainoastaan yksi asema kerrallaan ikäänkuin jonossa. Koko aluehan tulee synkronoiduksi ainoastaan yhdellä synkro-nointisekvenssillä, kun aloittajaksi valitaan nimenomaan numero 3, jolla on yhteys sekä l:een että 5 teen.

20 71452

Esimerkissä esitetystä matriisista voidaan muodostaa puumainen kuvio, jossa oksat edustavat synkronointisanomia.

Esim.

«1 2 3 4 5 6 1 ! - 0 1 0 0 0 2 10-0101 3 110-110 4 1 0 1 1. - 0 1 5 10 0 10-0 6 10 10 10- a) 1 2 * > / ★ /

Esimerkin mukaiselle rakenteelle voidaan piirtää erilaisia oksistorakenteita halutuista synkronoi nti reiteistä riippuen. Verkko-ohjaimen tehtävänä on yksinkertaisesti määritellä sellainen oksistorakenne, joka on mahdollisimman haarakkei-nen ja peräkkäin olevien oksien lukumäärä minimoituu. Kuten esimerkistämme voimme havaita on a)-kuvan mukainen rakenne edullisempi kuin b)-kuvan mukainen, koska synkronointiin tarvitaan ainoastaan 2 sekvenssiä: 1.: 3-4, 3-1, 3-5, 2.: 4-2, 4-6.

21 7145 2

Optimaalisin rakonne etsitään seuraavasti:

Merkitään asemalle 1 ne asemat joihin sillä on yhteys. Tämä on synkronoinnin ensimmäinen sekvenssi. Tämän jälkeen puolestaan näille jo synkronoiduille asemille (taso 2) merkitään vastaavasti yhteysasemat. Tämä on synkronoinnin toinen sekvenssi. Merkintöjä jatketaan edellä kuvatulla tavalla taso tasolta niin kauan kunnes koko eristetty alue on käyty läpi. Tämän jälkeen muistiin pannaan montako sekvenssiä verkon synkronoimiseksi tarvitaan jos aloittajana on asema nro. 1. Koko edellä kuvattu merkintasarja toistetaan jokaisen alueeseen kuuluvan aseman osalta. Aloittajaksi valitaan luonnollisesti se, jonka synkronointisekvenssien lukumäärä oli pienin.

Synkronointireitti määräytyy jo aloittajan valinnassa edellä kuvatulla tavalla tasoittain. Ensimmäisessä sekvenssissä on lähettäjänä aloittaja yksin. Seuraavassa jo kaikki ne joi'la oli yhteys aloittajaan. Lähettävien asemien lukumäärä yleisesti ottaen lisääntyy synkronoinnin edetessä. Tällöin on myös mahdollista, että syntyy tilanteita, joissa yksi asema kuuleekin kahta samanaikaisesti lähettävää asemaa. Niiden lähettämä tieto on tietenkin kuitenkin täysin samaa, koska sanoman sisältö, on sidottu lähetysajanhetkeen.

Esim.

5 3 \2

Esimerkissämme täytyy olettaa, että verkon muu rakenne on sellainen, että se aiheuttaa synkronoinnin tulemisen juuri aseman nro. 5 kautta.

Kun nyt asemat 2 ja 3 lähettävät synkronoiduttuaan yhtäaikaisen sanoman, kuulee 1 ne molemmat. Jotta l:lle aiheutuisi asiasta suorastaan häiriö täytyisi sanomien vaihe-eron olla vähintään 488 us sekä intensiteettien 3 dB:n rajoissa samat. Tämä tilanne on etäisyyden aiheuttamana käytännössä mahdoton (3dB = 1,4 km = 4,7 us ; 488 us = 146 km = 43 dB). Tällai sessa tapauksessa verkko-ohjaimen sisäisessä synkronointi-suunnitelmassa todelliseksi synkronoi jaksi valitaan se, jonka maantieteellinen etäisyys synkronoitavaan on pienempi, koska se vastaa suurimmalla todennäköisyydellä käytännön tilannetta. Synkroneitava11 e asemallehan tämä ilmenee verkon 22 71452 kautta annettavana etäisyystietona.

Kun suunnitelma on näin selvinnyt, välitetään kullekin asemalle ajanhetki (1/16 sek resoluutiolla), jolloin sille kuuluva synkronointisanoma tulee. Ajanhetki määräytyy synkronointi-sekvenssin eli tason numerosta (8/16 sek per sekvenssi). Lisäksi viivekompensointia varten annetaan tuo jo edellä mainittu etäisyystieto.

Seuraavassa tarkastellaan menettelyä synkronoidussa verkossa, jolla taataan hakuinformaation synkroninen lähettäminen tiedonsiirtoverkon käytännön toteutuksesta riippumatta.

Kun verkko tai eristetyt alueet on saatu synkronoiduksi, merkitsee tämä käytännössä sitä, että verkko käy tarkalleen aloittajan ajassa. Aloittajan aika on puolestaan ainoastaan muutaman sekunnin tarkkuudella verkko-ohjaimen ajassa verkon kautta välitetyn aikasanoman perusteella kuten edellä on esitetty. Tämä seikka on huomioitava, kun varsinaisia kaukohaku-sanomia lähetetään, jotta varmistauduttaisiin siitä, että kaikki asemat lähettävät samaa hakua yhtäaikaa.

Verkko-ohjain pyrkii jossain määrin puskuroimaan terminaalilta saamiaan hakuja, jotta tukiasemille saataisiiin pidempiä yhtäaikaisia lähetysjaksoja. Puskurointi on kuitenkin sellainen, että se ei mahdollisessa täyskuormitustilanteessa hidasta hakujen lähettämistä. Kun verkko-ohjain lähettää hakuja sisältävän sanoman tukiasemille, se tekee samalla suunnitelman siitä, millä ajanhetkellä haut siirretään radiotielle. Ensiksi huomioidaan tietyllä varmuusmarginaalilla se, että sanoma on varmuudella ehtinyt kulkeutua kaikille tukiasemille. Tähän aikaan lisätään vielä tietty varmuusmarginaali kellojen (verkko-ohjaimen ja tukiasemien välisten) epätahtisuutta kompensoimaan. Lopullinen lähetyshetki saadaan sitten lisäämällä tämä laskettu aika verkko-ohjaimen oman kellon nykyaikaan. Lähetyshetki merkitään hakusanomaan 1/16 sekunnin resoluutiolla. Tämän jälkeen verkko-ohjain laskee, minä ajanhetkenä 23 71 452 nämä haut on lähetetty, kun aloitushetki on juuri tuo haku-sanomaan merkitty.

Seuraavien hakujen lähetyshetken suunnittelussa tehdään kaikki edellä kuvatut laskelmat vastaavasti ja tulosta verrataan menossa olevan lähetyksen lopetushetkeen. Mikäli todetaan, että nämä uudet haut ehtivät lähetettäviksi aikaisemmin kuin edellisten hakujen lähettäminen päättyy (tiedonsiirtoverkko on välityskyvyltään nopeampi), merkitään lähetyshetkeksi edellisten päättyminen, jolloin lähetys siis jatkuu yhtenäisenä. Uusi loppumishetki lasketaan myös tämän mukaan. Mikäli puolestaan havaitaan, että uudet haut eivät varmuudella ole perillä ennen edellisten lähettämisen loppumista - lähetykseen saattaa siis tulla tauko - valmistetaan uuden lähetys-jakson aloittaminen antamalla verkon sanomassa käsky lähettää POCSAG-standardin tällaisessa tilanteessa määräämä 576 bittinen johdantokuvio (preamble) ennen hakujen lähettämistä. Lähetyksen aloitushetkeksi määrätään sitten nimenomaan laskettu ajanhetki. Lähetyksen päättymislaskennassa huomioidaan myös johdannon osuus (18/16 sekuntia).

Edellä kuvattu menetelmä mahdollistaa sen, että verkko-ohjain PNU antaa synkronointiin liittyviä tietoja, kun tukiaseman tekemä hakujen lähetys on vielä kesken, koska PNU tietää tukiasemalla vallitsevan tilanteen tarkalleen. Tästä on se etu, että synkronoinnin komentojen välittämiseen tiedonsiirtoverkossa kuluva aika ei pienennä järjestelmän hakuinformaation välityskapasiteettia.

Seuraavassa tarkastellaan synkronointiin ja sen pitämiseen liittyviä ongelmia.

Synkronoinnin perusongelmat ovat sen riittävän tarkka suorittaminen ja synkronisuuden pitäminen. Ongelmien tarkastelussa lähdetään edellä selostetun perusteella siitä, että itse tiedonsiirtoverkko ei vaikuta synkronointiin ja keskitytään tarkastelemaan sitä, mitä tapahtuu tukiasemaohjaimelta TSI läh- tevälle synkronointitiedolle ja toisaalta näin synkronoitunees sa verkossa vallitsevaa tilannetta.

24 7 1 4 5 2 Käytännön radiolähettimelle ja synkronointivastaanottimelle on annettu seuraavat spesifikaatiot: - synkronoinnin ylläpitämiseen on radio-osasta saatavissa tukiasemaohjaimelle 6,4 MHz:n taajuinen kellosignaali, jonka kokonaiskäyntitarkkuus on +/- 0,3 ppm:ää. Kellosignaali jaetaan tukiasemaohjaimella neljällä, jolloin perus-kellotaajuudeksi saadaan 1,6 MHz. Tämä puolestaan merkitsee, että synkronoinnin perusresoluutio tukiasemaohjaimella on 625 ns. 512 baudin lähetyskello muodostetaan 1,6 MHz:n kellosta ohjelmoitavan jakajan avulla. Perusjakovakiona on tällöin 3125.

- tukiasemaohjaimelta TSI lähtevä datasignaali viivästyy ra-diolähetinosassa antennista mitattuna tietyn vakioajan +/- 40 μs epätarkkuudella.

- tukiasemaohjaimelle tuleva datasignaali viivästyy synkronoin-tivastaanottimessa antenniin tulleesta signaalista mitattuna tietyn vakioajan +/- 40 μs epätarkkuudella.

Ongelmaa selvitetään seuraavassa käytännön laskuesimerkin valossa, jonka havainnollistamiseksi viitataan kuvioon 5.

Merkitään: synkronoiva lähetin: TCa synkronoitava lähetin: TCb synkronoitava lähetin: TCc lähettimen (radio-osan) nimell5 sviive : ts synkronivastaanottimen nimellisviive: tr

Vastaavasti merkitään: TCa:n lähettimen viiveen poikkeama: tap (+/-40 ps max) TCb:n " " " : tbp ( - " - ) · TCc:n " ” " : tcp ( - " - ) TCa:n vastaanottimen viiveen poikkeama: taa (+/-40 ps max) TCb:n " " " : tbq ( - " - ) TCC:n " " " : tcq { - " - ) 25 71 4 5 2

Asemien välinen nimellismatka on tn ~ 100 ys = 30 km. Koska todelliset välimatkat vaihtelevat välillä 20 km - 40 km saadaan synkronointivälimatkan epämääräisyydestä johtuvaksi kul-kuaikaviivevaihteluksi tbd/tcd = +/- 33 ys max, mikäli kulku-aikakompensointi tehtäisiin tämän nimellismatkan perusteella, eikä kuten edellä on selostettu, todellisen matkan perusteella.

Synkronoinnissa syntyvät viiveet (TCa svnkronoi TCb:n ja TCc:n): TCh: 11 e tuleva data: (ts-*-tap) + (tn-^tbd) + (tr+tbq) TCc:31e tuleva data: (ts+tap) * (tn+tcd) + (tr+tcq)

Mikäli . synkronoinnissa suoritettaisiin ainoastaan nimel-lisaikojen mukaiset korjaukset saadaan synkronointivirheik-si : TCb: tap + tbd + tbq TCc: tap + tcd + tcq Välittömästi synkronoinnin jälkeen tapahtuvassa lähetyksessä syntyvät viiveet: TCa: (ts+tap) TCb: (tap+tbd+tbq) + (ts+tbp) TCc: (tap+tcd+tcqj + (ts+tcp)

Mikäli vastaanotin olisi TCa:n ja TCb:n yhteisellä kuuluvuusalueella olisi vaihe—ero: ts + tap - tap - tbd - tbq - ts - tbp = -(tbp + tbq) - tbd * 113 ps max.

Mikäli vastaanotin puolestaan olisi TCb:n ja 7Cc:n yhteisellä kuuluvaisuusalueella olisi vaihe-ero: tap + tbd + tbq + ts + tbp - tap - tcd - tcq - ts - tcp = (tbp + tbq) - (tcp + tcq) + tbd - tcd = 226 ps max 26 71452

Edellä olevista laskuesimerkeistä voidaan havaita, että synkronoinnin jälkeinen virhe on suhteellisen suuri, jolloin kellon käyntivirheestä johtuen synkronointitarve on vastaavasti välittömämpi. Tämä taasen alentaa verkon hakujen käsittely-kapasiteettia .

Edellä esitetyt synkronoinnin ongelmat ovat hyvin eristettyjä ja ne voidaan ratkaista seuraavasti: a) Radiolähetin/vastaanotinaseman tulee olla ominaisuuksiltaan sellainen, että vastaanottimella voidaan kuunnella omaa lähetettä. Tällä tavalla lähettimen sovitusyksikkö voi mitata lähettimen ja vastaanottimen kokonaisviivepoikkeaman synkronoinnin yhteydessä. Tällä mittaustuloksella korjataan ra-diolähettimelle normaalitoiminnassa menevän datan vaihetta ennakkoon siten "vääräksi", että hakuvastaanottimen kannalta signaali saadaan oikeanvaiheisena. Mainittakoon, että ratkaisu on laitekustannusmielessä merkityksetön.

b) Järjestelmän konfiguroinnin yhteydessä kunkin TSI:n esittelyn puitteissa annetaan jo aiemmin esitellyt yhteys- ja etäisyystiedot. Tällä menettelyllä tbd ja tcd virhetekijöitä voidaan alentaa olennaisesti laskuesimerkissä esitetystä.

Edellä esitettyjen korjausten yhteisvaikutuksesta putoaa synkronoinnin jälkeinen välitön vaihevirhe käytännössäkin huonoimmillaan n. +/- 20 ysriin, jolloin kellon käyntivir-heelle jää +/- 219 με. Tämä tarkoittaa synkronointiväliksi muutettuna kyseisellä kellon stabiilisuusspesifikaatiolla n. 12 min.

Asiaa voidaan vielä valaista käytännön laskuesimerkillä:

Valitaan synkronointireitiksi vaikkapa: TCa synkronoi TCb:n ja TCb puolestaan TCc:n, jolloin tilanne on vielä edellistä esimerkkiä hieman hankalampi.

27 71 4 5 2 TCa:n synkronoidessa TCb:n syntyvät viiveet: (ts+tap) + (tn+tbd) + (tr+tbg) TCb tekee, kuten edellä synkronoinnin suorituksen yhteydessä on esitetty (lähetyksen vaihe 4.) korjauksen; -(tn+tbd) - (tr+tbq) - (ts+tbp) Tällöin tukiasemaohjaimelta radio-osaan liittyvässä datalinjassa on kokonaisvirheenä: (ts+tap) - (ts+tbp)

Vastaavasti TCb:n synkronoidessa TCc:n ovat viiveet: (ts+tap) - (ts+tbp) + (ts+tbp) + (tn+tdd) + (tr+tcq) = (ts+tap) + (tn+tdd) +(tr+tcq) Tähän tehty korjaus antaa tulokseksi: (ts+tap) - (ts+tcp) Välittömästi synkronoinnin jälkeen olisivat viiveet antenneista lähtiessään siten: TCa: (ts+tap) TCb: (ts+tap) - (ts+tbp) + (ts+tbp) = (ts+tap) TCc: (ts+tap) - (ts+tcp) + (ts+tcp) - (ts+tap)

Systeemiin jää siis aloittajan lähetysviive ikäänkuin "pohjalle", mutta sillä ei ole vastaanottimen kannalta merkitystä, koska se on kaikilla asemilla sama. Toisaalta voidaan havaita, että tukiasemien lähettimen ja vastaanottimien viiveitä ei tarvitse voida mitata erillisinä.

Tässä yhteydessä viitataan kuvion 6 esimerkkiin, jossa oletetaan, että omalla lähetteellä lähetetyn ja vastaanotetun signaalin vaihe-eroksi on mitattu 517 ps. Annetuista lähtötiedoista kulkuaikaviiveeksi on laskettu 49 ms. Lähettimen Τχ vaihetta aikaistetaan kokonaisviiveellä 566 ps ennen signaalin syöttämistä pisteeseen T.

Claims (4)

28 71452

1. Alueellisen, esim. valtakunnallisen henkilöhakuverkon radio-lähetysasemien synkronointimenetelmä, joka hakuverkko on liitetty yleiseen puhelinverkkoon ja käsittää hakuviestien siir-tosuuntaisesa järjestyksessä: - verkko-ohjaimen (PNU), jossa on elimet digitaalimuodossa olevien sanomien vastaanottamista, käsittelyä ja lähettämistä varten sekä elimet verkkoa koskevien parametrien manuaalista syöttämistä varten, - tukiasemaohjaimet (TSI), jotka ovat tiedonsiirtoyhteydessä verkko-ohjaimeen (PNU) ja joissa on elimet digitaalimuodossa olevien sanomien vastaanottamista, käsittelyä ja lähettämistä varten, - tukiasemien radiolähetin-vastaanotinparit (Tx, Rx), joiden lähettimet (Tx) mainittujen ohjaimien ohjaamana lähettävät sekä henkilöhakuun että yhteistä kuuluvuusaluetta kattavien tukiasemien synkronointiin tarkoitettuja radiosignaaleja, tunnettu siitä, että synkronointimenetelmään kuuluu seuraavat toimenpiteet: a) tukiasemien yhteisellä verkko-ohjaimella (PNU) suoritetaan synkronointisuunnitelma, johon kuuluu - synkronointireitin määrittäminen - synkronoinnin aloittavan tukiaseman valitseminen - reitin mukaisen tunnisteen määrittäminen kullekin tukiasemalle - tukiasemien välisten matkojen määrittäminen reittiä pitkin b) tukiasemien yhteiseltä verkko-ohjaimelta (PNU) lähetetään tukiasemaohjaimille (TSI) tiedonsiirtoverkkoa pitkin synk-ronointikomento, joka mainitun synkronintisuunnitelman mukaisesti sisältää - tiedon siitä, onko kommennon vastaanottava asema synkronoinnin aloittaja vai ei - reitin mukaisen tunnisteen, jonka perusteella synkronoi- 29 71 4 5 2 tava asema tunnistaa ja hyväksyy ainoastaan määritettyä reittiä pitkin saapuneen synkronointisignaalin - tiedon synkronoivan signaalin kulkuaikaviiveestä c) lähetetään synkronointisignaali synkronoinnin aloittajaksi valitun tukiaseman lähettimestä synkronointikomentoa noudattaen d) vastaanotetaan synkronointisignaali sen kuulumisalueella olevien tukiasemien vastaanottimilla ja verrataan vastaanotetun signaalin tunnistetta synkronointikomennossa annettuun tunnisteeseen e) jos kohdan d) vertailu osoittaa, että vastaanotettu synkronointisignaali on tarkoitettu vastaanottavan tukiaseman synkronointiin, tahdistetaan vastaanottavan tukiaseman kello/signaalilähetin synkronointisignaaliin, f) ohjataan aloittajaksi määrätyn tukiaseman lähetin pois päältä ja juuri synkronoitujen tukiasemien lähettimet ohjataan päälle toisen synkronointisekvenssin synkronointisignaalin lähettämiseksi, g) suoritetaan toisen synkronointisekvenssin aikana synkronoitavien tukiasemien synkronointi kohtien d) ja e) mukaisesti, kuitenkin sillä lisäyksellä, että synkronoivan tukiaseman oma vastaanotin kuuntelee saman aseman lähettämää signaalia ja ennen varsinaisen synkronointisanoman lähettämistä lähetettävän signaalin vaihetta korjataan eli siirretään ajallisesti eteenpäin sellaisella määrällä, joka vastaa lähettimessä ja vastaanottimessa syntyvien viiveiden ja synkronointikomennossa annetun kulkuaikaviiveen summmaa, h) suoritetaan tarvittava määrä synkronointisekvensseja kunnes viimeiset tukiasemat ovat lähettäneet synkronointisignaalin, jota ei enää vastaanoteta muilla tukiasemilla, vaan suoritetaan oman aseman kellon/signaalilähettimen vaiheen korjaus lähetin-vastaanotinparissa syntyvän viiveen ja kulkuaikaviiveen kompensoimiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen synkronointimenetelmä, 30 7 1 4 5 2 tunnettu siitä, että verkko-ohjaimella (PNU) suoritetaan synkronointisuunnitelma, joka käsittää tukiasemien synkronointi järjestyksen määrittämisen asemien keskinäisen sijainnin perusteella siten, että synkronointiin tarvittavien sekvenssien lukumäärä on mahdollisimman pieni eli kussakin synkronointisekvenssissä samanaikaisesti rinnakkain synkronoitavien tukiasemien lukumäärä on keskimäärin mahdollisimman suuri.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen synkronointimenetelmä, tunnettu siitä, että verkko-ohjain (PNU) määrää ajan-hetken, jona henkilöhakuinformaatio lähetetään radioteitse, jolloin lähetyksen synkroonisuus on riippumaton digitaalisen tiedonsiirtoverkon rakenteesta ja ominaisuuksista.

4. Patenttivaatiuksen 1, 2 tai 3 mukainen synkronointimenetelmä, tunnettu siitä, että reitin mukainen tunniste on synkronoinnin suorituksen aloitusaika, joka aloittajaksi valitun tukiaseman tapauksessa on se ajanhetki, jona aloittaja-asema lähettää synkronointisignaalin, ja muiden tukiasemien tapauksessa se ajanhetki, jona synkronoiva sanoma tulee tukiasemalle. 31 71452