NO302268B1 - Fremgangsmåte til dataoverföring etter tidskilleprinsippet - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte i henhold til innledningen av krav 1 og en koblingsanordning til gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til innledningen av krav 6.

For toveis overføring av to datastrømmer over et totrådssamband eller en lysbølgeleder blir det ofte anvendt en metode med tidsseparerte posisjoner eller en tidsskillemetode. Tidsskiltposisjonsmetoden, som f.eks. beskrives i E. Holzler/H. Holzwarth, Pulstechnik, bind 2 (2. utgave, Berlin osv. 1984) side 408ff., baserer seg på en rask veksling mellom de to mulige overførings-retninger og blir derfor også betegnet som ping-pong-metoden. Adskilt av tidsintervaller blir i den forbindelse periodiske datapakker utvekslet mellom to sende/mottagningsstasjoner, f.eks. mellom en sentral og en abonnent. Ved begynnelsen av en syklus blir f.eks. en datapakke sendt av en sende/mottagerstasjon SEI og kommer etter en gangtid t til sende/mottagningsstasjonen SE2. Etter forløp av et sikkerhetsintervall t§blir det i motsatt retning sendt en datapakke fra stasjonen SE2 til stasjonen SEI. Etter mottagning av datapakken i stasjonen SEI startes en ny syklus Z. Pakkebittakten og pakketakten, dvs. takten hvormed bitene i en pakke avgis fra senderen og takten hvormed pakken som helhet overføres er enten utledet av bitraten for det ankommende signal eller av taktfrekvensen til en frittsvingende oscillator. For at i toveis datastrømmer skal kunne overføres i vekselvis pakkedrift, må pakkebittakten utgjøre mer enn det dobbelte av bitraten til de ankommende signaler. Da henholdsvis pakketaktene og de i de to stasjoner SEI, SE2 forløpende sykler Z er avledet av nominelt like, imidlertid noe innbyrdes avvikende, dvs. plesiokrone taktfrekvenser, må de synkroniseres med hverandre. I den forbindelse må det tas hensyn til at sikkerhetsintervallet tg ikke overskrides ved en gjensidig forskyvning av datapakkene som skal overføres. Ålment skjer synkroniseringen ved at pakketakten til en stasjon holdes konstant og den andre synkroniseres med hensyn på denne. Det betyr at etter det bestemte avvik av den annen pakketakt som aldri må overskride lengden av sikkerhetsintervallet tS, blir faseposisjonen til den annen pakketakt korrigert med en bestemt verdi. Denne korreksjonen blir ålment gjen-nomført med utsluttingsmetoden. En fasekorreksjon av en normalt lett for høyt valgt pakketakt skjer ved denne metode ved etter behov å føye utslut-tingssiffere inn i en datapakke som skal overføres. Etter overføring av den utsluttede datapakke blir utsluttingssifferne i mottageren igjen fjernet ved hjelp av ekstra overførte informasjonsbiter, som angir posisjonen til de inn-føyde siffere inne i pakken. Ved siden av den derfor nødvendige kostnad fås det ved dataoverføringen en øket jitter som i mottageren hovedsakelig oppstår ved fjerning av utslutningssifferne. Dette krever på mottagningssiden igjen et kostbart deteksjonstrinn som må ha en optimal jitterkompatibilitet.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å angi en fremgangsmåte og en koblingsanordning som tillater en enkel og jitterfri dataoverføring etter tidsskiltposisj onsprinsippet.

Denne hensikt oppnås i henhold til oppfinnelsen med tiltak som er kjenne-tegnet ved de trekk som fremgår henholdsvis av karakteristikken til krav 1 og 6. Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de øvrige krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere i tilknytning til tegning-ene og eksempler. Fig. 1 viser tidsdiagrammer for den vekselvise pakkeoverføring ved maksi-mal og minimal overføringsavstand mellom to sende/mottagningsstasjoner.

Fig. 2 viser et blokkdiagram av en første sende/mottagningsstasjon.

Fig. 3 viser et blokkdiagram av en annen sende/mottagningsstasjon.

Fig. 1 viser tidsforløpet for den vekselvise pakkeoverføring mellom to sende/mottagningsstasjoner SEI, SE2 under en syklus Zn. Ved begynnelsen av syklus Zn sender stasjonen SEI til stasjonen SE2 en datapakke som etter gangtiden tL mottas i stasjonen SE2. Etter forløp av et sikkerhetsintervall t§sender stasjonen SE2 til stasjonen SEI en datapakke som igjen etter gangtiden t ankommer til mottageren. I fall syklene Z i de to stasjoner SEI, SE2 forløper synkront, da de f.eks. er utledet av den samme taktfrekvens, vil det ikke forventes noen innbyrdes forskyvninger av sende- og mottagnings forlø-pet i de to stasjoner SEI, SE2. Normalt blir syklene Z og følgelig også pakketakten utledet av nominelt like, dog minimalt forskjellige taktfrekvenser. Således kan det f.eks. i stasjonene SEI, SE2 anvendes frittsvingende oscilla-torer, hvilke avgir signaler på nominelt samme frekvens. I realiteten inntref-fer det imidlertid minimale frekvensavvik. Disse avvik kan f.eks. tilbakeføres til bruken av forskjellige kvartskrystaller eller til termiske effekter. Som følge av disse avvik opptrer det i stasjonene SEI, SE2 forskyvninger av syk lene Z og følgelig av sende- og mottagningstilstandene. Av denne grunn blir syklene Z avhengig av de stasjoner SEI eller SE2 som genererer dem i det følgende betegnet som syklene ZSE1 resp. ZSE2. Kollisjoner mellom de vekselvis utvekslede datapakker blir ved små forskyvninger i de to stasjoner SEI, SE2 forløpende sykler ZSE1, ZSE2 først og fremst forhindret av sikkerhetsintervallet tg. Ved en ytterligere forskyvning som truer med å overskride lengden av sikkerhetsintervallet t , er det nødvendig med en korrige-rende tilpasning av syklene ZSE1, ZSE2. Dette i henhold til oppfinnelsen gjennomførte synkroniseringsforløp skal beskrives ytterligere i det følgende.

Fig. la og lb viser videre virkningen av gangtidene t på pakkeoverføringen. Lengden av syklene Z, henholdsvis pakketakten og pakkebitraten må i den forbindelse tilpasses de maksimalt forventede gangtider tL>Lengden av syklene Z motsvarer i den forbindelse minst summen av den dobbelte pakke-lengde, den dobbelte gangtid tL, sikkerhetsintervallet t§og minst den tole-rerte respektive ukorrigerte syklusforskyvning. Pakkebitratene blir ved bruk av lavere pakketakter tilsvarende forhøyet, slik at den påkrevde kapasitet for overføringskanalen bevares. Da den på fig. lb anvendte overføringsvei er meget kort, er de opptredende gangtider t praktisk talt lik null. Ved tilpasning av syklene Z kunne følgelig overføringskapasiteten til kanalen høynes eller det velges en lavere pakkebitrate.

Synkroniseringen av syklene ZSE1, ZSE2 skjer ved tilpasning av syklene ZSE2 til den uforandret forløpende syklus ZSE1 ved etter behov å forkorte eller forlenge sykluslengden. Dermed kan størrelsen av korreksjonsforand-ringen velges tilsvarende det målte avvik. Videre er det ved store avvik mulig å foreta mindre korreksjoner over flere etter hverandre følgende sykler ZSE2. Ved små korrekturverdier er det naturligvis også mulig å velge grensene ved hvis overskridelse det skal innledes en korreksjon, snevrere. Syklene ZSE2 blir følgelig forandret ved at pakkelengdene forandres tilsvarende. Den kjente utsluttingsmetode tillater i den forbindelse bare forlengelse av henholdsvis datapakkene eller syklene ZSE2 ved innsetting av dummy-biter som ikke inneholder noen informasjoner. I tillegg må mottageren meddeles ved hvilke posisjoner av datapakken disse bitene er satt inn. Videre skal syklene ZSE2 ved denne fremgangsmåte i gjennomsnitt være minimalt kortere enn syklene ZSE1 for at en synkronisering ved forlengelse av syklene ZSE2 skal være mulig. Ved fjerning av dummy-bitene oppstår det på mottagningssiden en jitter som stiller høye krav til jitterkompatibiliteten for inngangstrinnene. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen muliggjør en synkronisering av syklene ZSE1, ZSE2 samtidig som de omtalte problemer forhindres. I den forbindelse blir syklene ZSE2 lengdeforandret, nemlig forkortet eller forlen-get ved at datapakkene utvides eller forkortes med én eller flere databiter. En datapakke som skal forlenges blir følgelig tilføyet nyttebiter og ikke-dummy-biter. Posisjonen til disse nyttebitene innenfor datapakken be-høver ikke å meddeles mottageren, da de alltid befinner seg ved enden av pakken. Mottageren behøver følgelig bare å meddeles hvorvidt og i hvilken grad en datapakke som skal overføres er forandret. Denne informasjon blir fordelaktig overført innenfor en tilleggskanal hver gang datapakken begyn-ner. For at mottageren med høy grad av pålitelighet ikke skal komme ut av takt, blir denne informasjon fordelaktig anbragt flere ganger i henholdsvis endrede eller korrigerte datapakker. Ved opptredende forstyrrelser kan det følgelig antas at den i mottageren nødvendige informasjon i det minste er korrekt overført én gang. 1 tilknytning til fig. 2 og 3 skal det i det følgende beskrives en koblingsanordning til gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser sende- og mottagningsdelen av stasjonen SEI, som via en omkobler US er forbundet til et to-trådssamband (eller en lysbølgeleder) ZL. I den forbindelse er det både på sende- og mottagningssiden anordnet respektive syklustellere ZZ11 og ZZ21 over to adresseringslogikkenheter ALH11, ALZ11 resp. ALH21, ALZ21 og forbundet med et hovedringlager HRS11 resp. HRS21 og et tilleggsringlager ZRS11 resp. ZRS21.1 alle benyttede ringlagere blir det ved hjelp av adresseringslogikkenhetene flyttet en innles-nings- og en utlesningspeker som syklisk velger alle lagerceller. Syklustellerne ZZ11 og ZZ12 er videre forbundet med et lagertrinn VLM/SW som rommer et forløpsmønster og et synkronord. Syklustelleren ZZ11 som via et taktekstraksjonstrinn TE tilføres taktsignalet for et signal s\ 2 som skal over-føres, styrer adresselogikkenheten ALH11, ALZ11 på en slik måte at signalet s\ 2 med den utledete takt leses inn i hovedringlageret HRS11 og et tilleggs-signal zs\ 2 med en tilsvarende lavere takt inn i tilleggsringlageret ZRS11. Innlesningsforløpet av de data som skal overføres, skjer dermed kontinuerlig over hele den i syklustelleren ZZ11 genererte syklus ZSE1. Innenfor denne sykel ZSE1 blir adresseringslogikkenhetene ALH11, ALZ11 videre styrt av syklustelleren ZZ11 på en slik måte at de i ringlagerne HRS11, ZRS11 forekommende data pakkevis avgis henholdsvis med pakkebittakten eller med mer enn den dobbelte innlesningstakt. Ringlagrene HRS11, ZRS11 og lagertrinnet VLM/SW blir i den forbindelse styrt slik at først avgis forløpsmønste-ret og deretter synkronordet fra lagertrinnet VLM/SW, deretter en datapakke fra tilleggsringlageret ZRS11 og straks etterpå en datapakke fra hovedringlageret HRS11. Koblingen virker følgelig som multiplekser ved at den avgir deldatapakkene til forløpsmønsteret og synkronord, hoved- og tilleggskana-ler, tidsskilt som totaldatapakke. I henhold til samme prinsipp kan følgelig inneholde av ytterligere datalagre legges inn i datapakken. Videre kunne data innleses til forskjellige kanaler i multipleksmetoden over de forekommende ringlagre. Lengden av denne totalpakke er i hvert tilfelle kortere enn halvpar-ten av en sykel ZSE1, da det under den annen halvdel av denne sykel ZSE1 mottas en datapakke av samme lengde av stasjonen ZSE2. Syklustelleren ZZ11 styrer tilsvarende en omkobler US som vekselvis slutter senderen og mottageren til to-trådssambandet (eller lysbølgelederen) ZL. Pakketakten resp. lengden av sykelen ZSE1 og pakkebittakten blir i den forbindelse valgt slik at ringlagrene HRS 11, ZRS11 aldri løper over eller tømmes fullstendig. I fall pakkelengden til de av hovedringlageret avgitte datapakker f.eks. motsvarer nøyaktig en fjerdedel av sykellengden ZSE1, så må pakkebittakten motsvare nøyaktig det firedobbelte av innlesningstakten. Følgelig flytter adresseringslogikkenheten ALH11 i hovedringlageret HRS 11 innlesningspekeren kontinuerlig og under en fjerdedel av tiden utlesningspekeren med fire ganger så stor hastighet sammenlignet med innlesningspekeren. De av ringlagrene HRS11, ZRS11 avgitte deldatapakker blir omkastet i et trinn SCR resp. randomisert, før de leveres til omkobleren US. Ved bruk av en omkaster resp. slumpgenerator sikres det i den forbindelse at det finnes tilstrekkelig informasjon til takt gjenvinning i det overførte datasignal. Funksjonen til et omkaster- og et gjenopprettertrinn er f.eks. beskrevet i P.Bocker, Dateniiber-tragung, bind 1 (2. utgave, Berlin osv. 1983) sidene 172,173.

Datapakker overført fra stasjonen SE2 blir avgitt over omkobleren US til mottagningstrinnet resp. til pakkesynkroniserings- og taktekstraksjonstrinnet PS/TE. I den forbindelse blir først pakkebittakten ekstrahert fra forløpsmøns-teret og gitt til syklustelleren ZZ21. Ved hjelp av det etterfølgende synkronord blir syklustelleren ZZ21 synkronisert med pakketakten resp. syklusen ZSE2. De databiter som følger synkronordet, blir via et gjenopprettertrinn DSCR vist til ringlagrene HRS21, ZRS21 med korrekt lengde ved hjelp av syklustelleren ZZ21. Syklustelleren ZZ21 og ringlagrene HRS21, ZRS21 virker følgelig som demultiplekser ved at syklustelleren ZZ21 ved forekomst av synkronordet viser en datapakke som i hvert tilfelle har konstant lengde, til tilleggsringlageret ZRS21 og deretter resten av datapakken som fra sykel til sykel har forskjellig lengde, til hovedringlageret HRS21 med korrekt lengde. Informasjonen vedrørende den korrekte lengde av den datapakke som skal vises til hovedringlageret HRS21, blir i hvert tilfelle overført over tilleggskanalen. Denne informasjon blir følgelig straks avgitt fra tilleggsringlageret ZRS21 til syklustelleren ZZ21. Syklustelleren ZZ21 kan således tilvise hovedringlageret HRS21 det korrekte antall av databiter som skal leses inn. Innholdet i hovedringlageret HRS21 blir i den forbindelse kontinuerlig avgitt som signalet s21 med en brøkdel av pakkebittakten.

Den på fig. 3 viste syklusteller ZZ12, ZZ22, adresseringslogikkenhetene ALZ12, ALH12, ALZ22, ALH22, ringlagrene HRS 12, ZRS12, HRS22, ZRS22, taktekstraksjonstrinnet TE, omkastertrinnet SCR, omkobleren US, taktekstraksjons- og pakkesynkroniseringstrinnet PS/TE og gjenoppretter-trinnet DSCR i stasjonen SE2 er forbundet med hverandre på samme måte som i stasjonen SEI. Virkemåten til disse komponentene er med få, i det føl-gende beskrevne unntak, den samme som beskrevet under fig. 2.

De fra stasjonen SEI avsendte datapakker har alltid henholdsvis en konstant lengde eller et konstant antall databiter. Etter mottagelse av synkronordet anviser syklustelleren ZZ22 i henhold til dette ringlagrene ZRS22, HRS22 i hvert tilfelle et konstant antall databiter. Den informasjon som er overført for tilleggskanalen behøves følgelig ikke i syklustelleren ZZ22, slik at denne kanalen kan benyttes til overføring av brukerspesifikke data. Disse data blir avgitt av tilleggsringlageret med signalet zsl2. De omtalte sendesidige komponenter i stasjonen SE2 funksjonerer på samme måte som i stasjonen SEI i fall det ikke foreligger noen faseforskyvning av syklene ZSE1, ZSE2.

I tillegg til de omtalte komponenter er det imidlertid anordnet en fasedetektor PPD hvis innganger er forbundet med syklustellerne ZZ12, ZZ22 og hvis utgang med en respektive inngang på syklustelleren ZZ12 og tilleggsringlageret ZRS12. Fasedetektoren PPD blir i den forbindelse tilført faseposisjonene for syklene ZSE1 og ZSE2 resp. tellerstanden til syklustellerne ZZ12, ZZ22. Som beskrevet i innledningen blir syklene ZSE1, ZSE2 utledet i stasjonene SEI resp. SE2 av en signaltakt eller takten til en frittsvingende oscillator. Sykelen ZSE2 i stasjonen SE2 blir generert innenfor syklustelleren ZZ12. Sykelen ZSE1 som genereres innenfor syklustelleren ZZ11 blir i stasjonen SE2 overførte synkronord igjen regenerert i syklustelleren ZZ22. Fasefor-skjellen de faktiske i de to stasjoner SEI, SE2 forekommende sykler ZSE1, ZSE2 blir således bestemt i fasedetektoren PPD. I fall faseforskyvningen overskrider et forhåndsgitt antall n tellerenheter, blir det iverksatt en fasekorreksjon. Syklustelleren ZZ12 som mottar en korreksjonskommando fra fasedetektoren forandrer som resultat en sykel ZSE2 med et bestemt antall, f.eks. n tellerenheter. Med forandringen av sykelen ZSE2 foranstalter syklustelleren ZZ12 at den fra hovedringlageret HRS 12 utleste deldatapakke samtidig forkortes eller forlenges med det samme antall databiter. Tilleggsringlageret ZRS12 blir videre underrettet av fasedetektoren PPD og innskrevet med hvor mange biter den under den korrigerte syklus ZSE2 av hovedringlageret HRS 12 utleste deldatapakke ble forandret med. Ved hjelp av denne informasjon som overføres i tilleggskanalen kan mottageren i stasjonen SEI, som omtalt ovenfor, korrekt innlese den endrede datapakke.

For å forhøye datakapasiteten ved hjelp av ringlagre kan det videre være anordnet serie-/parallell-omformere og tilsvarende adresseringslogikk- og la-gerenheter, hvorved parallell innlesning av hele dataord blir mulig. Fasekor-reksjonen skjer i dette tilfelle fordelaktig ved forandring av datapakken med et heltallig multiplum av et dataord.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til dataoverføring etter prinsippet for tidsskilt posisjon, med to to-veis kontinuerlig forløpende, plesiokront taktstyrte data-strømmer, som i to innbyrdes via en linje forbundne sende-/mottagningsstasjoner (SE1,SE2) sendesidig deles i datapakker, over-føres pakkevise i en sykel (Zn) fra stasjonen (SEI) til stasjonen (SE2) og deretter fra stasjonen (SE2) til stasjonen (SEI) og igjen på mottagningssiden omvandles til en kontinuerlig datastrøm, karakterisert vedat faseforskyvningen mellom hver av de sykler som forløper plesiokront i de to stasjoner (SE1,SE2) avhengig av de ekstraherte takter for de datasignaler som skal overføres eller av taktene til et frittsvingende oscillatortrinn (ZSE1,ZSE2), måles i den ene stasjon og hver holdes, ved en forkortelse eller forlengelse av sykelen (ZSE2) med en tilsvarende forkortelse eller forlengelse av den under denne sykel til den andre stasjon sendte datapakke, med minst én nyttedatabit innenfor forhåndsgitte grenseverdier.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat datapakken inneholder et forløpsmønster, et retningsavhengig synkronord, minst én tilleggskanal og en hovedkanal.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert vedat hver overført datapakke i tilleggskanalen inneholder informasjoner om henholdsvis forandringene eller korreksjonen av sin lengde.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert vedat informasjonene om forandringen i pakkelengden flere ganger forekommer på forskjellige steder av datapakken i en tilleggskanal.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert vedat dataene til hovedkanalen og tilleggskanalen omkastes på sendesiden og gjenopprettes på mottagningssiden.

6. Koblingsanordning til gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til krav 1, hvor data overføres etter prinsippet for tidsskilt posisjon, med to to-veis kontinuerlig forløpende, plesiokront taktstyrte datastrømmer, som i to innbyrdes via en linje forbundne sende-/mottagningsstasjoner (SE1,SE2) sendesidig deles i datapakker, overføres pakkevise i en sykel (Zn) fra stasjonen (SEI) til stasjonen (SE2) og deretter fra stasjonen (SE2) til stasjonen (SEI) og igjen på mottagningssiden omvandles til en kontinuerlig datastrøm,karakterisert vedat stasjonene (SEI, SE2) hver har en sende-og mottagningssyklusteller (ZZ11; ZZ21/ZZ12; ZZ22) hvis utganger via adresseringslogikkenheter (ALZ11, ALH11; ALZ21, ALH21/ALZ12, ALH12; ALZ22, ALH22) er forbundet med hovedringlagre (HRS11; HRS21/HRS12; HRS22) og tilleggsringlagre (ZRS11; ZRS21/ZRS12; ZRS22), at de sendesidige syklustellere (ZZ11; ZZ12) på inngangssiden er forbundet med et taktekstraksjonstrinn (TE) hvis inngang tilføres et datasignal (s]2,s21) eller med en frittsvingende oscillator og på utgangssiden med et lagertrinn (VLM/SW) og en omkobler (US), at de sendesidige ringlagre (HRS11, ZRS11/HRS12, ZRS12) som på inngangssiden får tilført henholdsvis datasignaler (z12, zsJ2/s21) eller et korreksjonsinformasjonssignal, samt lagertrinnet (VLM/SW) via omkobleren (US) er forbundet med en linje (ZL), at de mottagningssidige ringlagre (HRS21, ZRS21/HRS22, ZRS22) hvis innganger via omkobleren (US) og et synkronord- og taktekstraksjonstrinn (PS/TE) er forbundet med linjen (ZL), henholdsvis avgir datasignaler (s21/s12, zsJ2) eller det overførte korreksjonsinformasjonssignal til syklustelleren (ZZ21), at synkronord- og taktekstraksjonstrinnet (PS/TE) avgir ekstraherte taktsignaler og synkronord til syklustelleren (ZZ21) og at syklustellerne (ZZ12, ZZ22) via en utgangslinje er forbundet med inngangen på en fasedetektor (PPD) hvis utgang er forbundet med inngangene på tilleggsringlageret (ZRS12) og syklustelleren (ZZ12).

7. Anordning i henhold til krav 6, karakterisert vedat utgangene på de sendesidige ringlagre (HRS11, ZRS11/HRS 12, ZRS12) via et omkastertrinn (SCR) er forbundet med linjen (ZL) og at inngangene på de inngangssidige ringlagere (HRS 12, ZRS12/HRS22, ZRS22) via et gjenopprettertrinn (DSCR) er forbundet med synkronord- og taktekstraksjonstrinnet (PS/TE).

8. Anordning i henhold til krav 6 eller 7, karakterisert vedat alle benyttede ringlagre er koblet etter en serie-/parallellomformer og foran en parallelWserieomformer.