DE3750967T2

DE3750967T2 - Steuerung von verteilten Taktimpulsen in einer verteilten Digital-Vermittlungsanlage.

Info

Publication number: DE3750967T2
Application number: DE3750967T
Authority: DE
Inventors: Gary Joe Grimes; Bryan Scott Moffitt
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2007-04-09
Also published as: EP0242117A2; EP0242117B1; US4736393A; JPS62252299A; DE3750967D1; EP0242117A3; AU582683B2; KR960004710B1; KR870010711A; AU7103387A; JP2537855B2; CA1272784A

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung der Zeitgabe jedes Knotens in einem Vielknotensystem.
Es ist notwendig, daß alle Knoten eines verteilten Digitalsystems, beispielsweise eines digitalen Vermittlungs- oder Übertragungssystems eine präzise synchronisierte Zeitsteuerung besitzen, so daß Sprach- und/oder Datensignale fehlerfrei zwischen Knoten übertragen werden können. Eine Möglichkeit zur Erzielung einer genauen Zeitsteuerung besteht darin, Zeitsteuerungssignale von einer Mastersignalquelle zu allen Knoten zu übertragen, so daß die Zeitsteuerungsschaltungen aller Knoten mit dem gleichen Signal synchronisiert werden. Aus Zuverlässigkeitsgründen ist es erforderlich, daß die Zeitsteuerungseinrichtungen des Systems die Zwischenknoten-Synchronisation immer aufrecht erhalten können, einschließlich von Umständen, unter denen die Mastersignalquelle ausfällt oder aus anderen Gründen nicht verfügbar ist. Diese Zuverlässigkeit ist bisher durch Vorsehen eines zentralen Steuergerätes erzielt worden, das mit allen Knoten verbunden ist und Nachrichten mit allen Knoten austauscht, um:
1) Das Netzwerk zu initialisieren und denjenigen Netzwerkknoten zu bezeichnen, der das Mastersignal bereitstellt, von dem alle anderen Knoten ihre Zeitsteuerung ableiten sollen;
2) die Betriebsbereitschaft aller Knoten zu überwachen;
3) Störzustände festzustellen, bei denen einer oder mehrere Knoten entweder überhaupt kein Zeitsteuerungssignal oder ein Zeitsteuerungssignal empfangen, das für eine zuverlässige Synchronisation unbrauchbar ist;
4) die Netzwerk-Zeitsteuerungssignalwege neu zu ordnen, wenn eine Störung angezeigt wird, so daß alle Knoten weiterhin ein zuverlässiges Zeitsteuerungssignal empfangen. In einigen Fällen, insbesondere, wenn die Störung im Masterknoten auftritt, kann dies erforderlich machen, daß eine alternative Masterquelle für Zeitsteuerungssignale angegeben und aktiviert wird; und
5) die Betriebsbereitschaft aller Knoten durch einen Austausch von Nachrichten zu überwachen, um sicherzustellen, daß die Neuordnung des Netzwerks erfolgreich war.
Die oben beschriebenen Zeitsteuerungseinrichtungen arbeiten befriedigend hinsichtlich der Ausführung ihrer vorgesehenen Funktionen. Die Einrichtungen machen jedoch die Verwendung eines zentralisierten, intelligenten und gemeinsamen Steuergerätes erforderlich, das mit allen Knoten verbunden ist. Die Einrichtungen sind komplex, aufwendig und machen es erforderlich, daß Nachrichten kontinuierlich zwischen allen Knoten und dem zentralen Steuergerät übertragen werden. Diese Notwendigkeit nach einem kontinuierlichen Austausch von Nachrichten ist besonders nachteilig, da das System schlecht gerüstet ist, um Nachrichten zu übertragen und zu verarbeiten, wenn eine Störung festgestellt wird. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Netzwerk bereits durch einen starken Nachrichtenfluß und Bearbeitung der Nachrichtenketten überlastet ist, um den Verkehr um ausgefallene Knoten herum zu leiten, selbst ohne die zusätzliche Anforderung, den Fluß der Zeitsteuerungssignale neu zu ordnen. Außerdem ist es in Modem-Netzwerken, bei denen die Steuerung der Wegführung und andere Funktionen verteilt ist, wünschenswert, eine verteilte Einrichtung zur Steuerung des Zeitsteuerungsflusses vorzusehen, so daß ein getrennter, zentralisierter und bezüglich der Architektur nicht verträgliches Zeitsteuerungsgerät nicht benötigt wird. Dies erlaubt außerdem jedem Knoten, die gleiche Software auszuführen.
In der US-A-4142069 wird eine Vorrichtung zur Verteilung einer genauen Zeitreferenz an zahlreiche Orte offenbart, beispielsweise an die Knoten eines digitalen Kommunikationsnetzwerkes. Die Vorrichtung führt die Messung des Zeitsteuerungsfehlers eines örtlichen Taktgebers, die Zuordnung von Bewertungsfaktoren zu den Wegen, über die die Zeitsteuerungsreferenz über das Netzwerk verteilt wird, und die Korrektur des Zeitfehlers beim örtlichen Taktgeber aus. Jedem Knoten ist ein besonderer Rang zugeordnet, der bei der Bestimmung der Reihenfolge des Master-Bezugsknotens benutzt wird. Die Vorrichtung ist kompliziert und hat außerdem den Nachteil, daß jedem Knoten ein besonderer Rang bei der Initialisierung zugeordnet werden muß und daß große Informationsmengen zwischen den Knoten übertragen werden müssen.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4 vorgesehen.
Eine Vorrichtung nach der Erfindung benötigt kein zentralisiertes, gemeinsames Steuergerät, um:
1) die augenblickliche Betriebsbereitschaft der Zeitsteuerung des Netzwerks in allen Knoten zu überwachen;
2) Störungen bei der Zeitsteuerung eines oder mehrerer Knoten festzustellen und
3) die Zeitsteuerungssignalwege des Netzwerks neu zu ordnen, wenn eine Störung festgestellt wird, um die präzise Zeitsteuerung in allen Knoten aufrecht zu erhalten.
Die obigen Funktionen werden ohne Verwendung eines zentralisierten, gemeinsamen Steuergeräts erreicht. Statt dessen wird eine verteilte Zeitsteuerungsanordnung benutzt, bei der jeder Knoten eine ausreichende Intelligenz besitzt, um die oben bei den Schritten 1, 2 und 3 gekennzeichneten Funktionen auszuführen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Knoten als Master bezeichnet, und dieser Masterknoten stellt ein Zeitsteuerungssignal bereit, das zu allen anderen Knoten des Systems übertragen wird, um jedem Knoten eine Zeitsteuerungsreferenz mit der erforderlichen Genauigkeit bereitzustellen. Der Masterknoten erzeugt eine Zeitsteuerungsprioritätsnummer (nachfolgend mit TPN bezeichnet), beispielsweise eine 1, die vom Masterknoten zusammen mit dem Zeitsteuerungssignal des Masterknotens zu jedem anderen Knoten übertragen wird, mit dem der Masterknoten direkt über einen digitalen Übertragungsweg verbunden ist. Jeder digitale Übertragungsweg entsprechend der vorliegenden Beschreibung ist in Rahmen und Zeitlagen entsprechend bekannter Zeitmultiplexverfahren unterteilt. Mit anderen Worten, jeder Knoten, mit dem der Masterknoten direkt verbunden ist, empfängt Zeitsteuerungssignale, die im Strom der Nutzdaten, die vom Masterknoten ausgesendet werden, zusammen mit einer TPN gleich 1 eingebettet sind. Jeder Knoten außer dem Masterknoten arbeitet so, daß er die niedrigste, von einem Knoten empfangene TPN erhöht und dann diese erhöhte TPN an jeden Knoten überträgt, mit dem er direkt verbunden ist. Demgemäß empfängt jeder Knoten, mit dem der Masterknoten direkt verbunden ist, die TPN gleich 1 vom Masterknoten, erhöht diese TPN gleich 1 um 1, um eine TPN gleich 2 zu bilden und überträgt diese TPN gleich 2 zu jedem Knoten, mit dem er direkt verbunden ist, und zwar einschließlich des Masterknotens. Jeder der auf diese Weise direkt verbundenen Knoten außer dem Masterknoten, der die TPN gleich 2 empfängt, erhöht die TPN gleich 2 um 1 und sendet eine TPN gleich 3 zu jedem Knoten, mit dem er direkt verbunden ist.
Dieser Vorgang setzt sich fort, so daß jeder Knoten eine TPN von einem oder mehreren anderen Knoten empfängt, die niedrigste, empfangene TPN erhöht und dann die erhöhte TPN zu jedem Knoten überträgt, mit dem er direkt verbunden ist.
Die meisten Knoten im Netzwerk sind direkt mit mehr als einem Knoten verbunden und empfangen daher eine TPN von jedem verbundenen Knoten. In vielen Fällen kann ein Knoten TPNs mit unterschiedlichen Werten empfangen. In diesem Fall arbeitet der Knoten so, daß er die niedrigste, empfangene TPN identifiziert, nur diese TPN erhöht und nur diese erhöhte TPN zu den anderen Knoten aussendet. Der Masterknoten führt keine Erhöhung einer TPN durch. Statt dessen erzeugt der Masterknoten immer eine TPN gleich 1 und sendet diese zu jedem Knoten, mit dem er direkt verbunden ist. Der Masterknoten empfängt eine erhöhte TPN gleich 2 von jedem Knoten, mit dem er direkt verbunden ist. Der Masterknoten erhöht jedoch eine empfangene TPN nicht und fährt statt dessen fort, eine TPN gleich 1 zu jedem Knoten zu übertragen, mit dem er direkt verbunden ist. Die Knoten-TPNs werden von einem sendenden Knoten zu einem empfangenden Knoten über den gleichen Weg übertragen, über den Daten zwischen den beiden Knoten übertragen werden. Jeder Knoten außer dem Masterknoten wird so betrieben, daß er zuerst den Weg identifiziert, über den der Knoten die niedrigste TPN empfängt und dann das vom Knoten benötigte Zeitsteuerungssignal aus den über den Weg übertragenen Datensignalen ableitet, der die niedrigste TPN zu dem Knoten liefert.
Jeder Knoten liest periodisch die TPNs, die er über die angeschalteten Wege empfängt und wertet erneut die relative Größe der empfangenen TPNs aus, um festzustellen, ob der Weg, über den er im Augenblick die niedrigste TPN empfängt, der gleiche Weg wie der Weg ist, der vorher die niedrigste TPN und das gewählte Zeitsteuerungssignal für den Knoten geliefert hat. Diese erneute Auswertung wird periodisch durchgeführt, und der Knoten führt keine Aktion mit Bezug auf seine Zeitsteuerung aus, wenn keine Änderung bezüglich des Weges stattgefunden hat, der weiterhin die niedrigste TPN an den Knoten liefert. Wenn andererseits eine Analyse der augenblicklich empfangenen TPNs zeigt, daß der Weg, der jetzt die niedrigste TPN liefert, verschieden von dem Weg ist, der vorher die niedrigste TPN geliefert hat, dann schaltet der Knoten seine Zeitsteuerung von dem vorhergehenden Weg auf den Weg um, der im Augenblick die niedrigste TPN liefert. Dieser Fall tritt dann ein, wenn der Weg, der vorher die niedrigste TPN geliefert hat, mit einem Knoten verbunden ist, der fehlerhaft wird und beginnt, TPNs mit erhöhtem Wert zu erzeugen, wie oben beschrieben.
Die oben erläuterten Fähigkeiten, mit denen jeder Knoten seine Zeitsteuerung von dem Weg ableitet, der die niedrigste TPN liefert, stellen sicher, daß jeder Knoten durch dasjenige Zeitsteuerungssignal vom Masterknoten gesteuert wird, das über den Weg übertragen wird, der die niedrigste Anzahl von zwischenliegenden Knoten enthält.
Der Knoten, der der Masterknoten werden soll, wird zu dem Zeitpunkt angegeben, zu dem das Netzwerk zusammengestellt und initialisiert wird. Der Masterknoten liefert die Zeitsteuerung an alle Knoten mit Hilfe der Zeitsteuerungssignale, die in die vom Masterknoten zu jedem direkt verbundenen Knoten übertragenen Datensignale eingebettet sind. Von dort werden die Zeitsteuerungssignale zu allen anderen Knoten übertragen. Bei Zusammenstellung des Netzwerks wird einer der anderen Knoten als der Reservemasterknoten bezeichnet. Dieser Reservemasterknoten arbeitet auf die gleiche Weise wie alle übrigen Knoten, so lange der Masterknoten betriebsbereit ist und zuverlässige Zeitsteuerungssignale liefert. Der Reservemasterknoten versorgt jedoch das Netzwerk mit Zeitsteuerungssignalen, wenn der Masterknoten ausfällt oder wenn die Verbindungen zwischen dem Masterknoten und dem Rest des Netzwerks beeinträchtigt oder auf andere Weise unzuverlässig werden. Der Reservemasterknoten ist mit Informationen programmiert, die angeben, daß der Knoten ein Reservemasterknoten ist, und wenn er feststellt, daß der Masterknoten ausgefallen ist, übernimmt er die Verantwortung für die Netzwerkzeitsteuerung durch Aussenden einer TPN gleich 1 über jeden Netzwerkweg, über den er direkt mit einem anderen Knoten verbunden ist. Der Reservemasterknoten stellt dadurch fest, daß der Masterknoten ausgefallen ist, indem er die empfangenen TPNs analysiert und feststellt, daß die empfangenen TPNs bei jeder nachfolgenden Analyse erhöht sind. Die Entscheidung, daß der Masterknoten ausgefallen ist, erfolgt, wenn die empfangenen TPNs einen vorbestimmten Wert erreichen. Wie bereits angegeben, erzeugt der Masterknoten kontinuierlich eine TPN gleich 1 und überträgt diese 1 zu jedem Knoten, mit dem er direkt verbunden ist. Diese TPN gleich 1 steuert jeden diese TPN empfangenden Knoten derart, daß die von jedem empfangenden Knoten erzeugte TPN um 1 erhöht und dadurch gleich 2 wird. Demgemäß kann jeder direkt mit dem Masterknoten verbundene Knoten nur eine TPN gleich 2 erzeugen, solange der Masterknoten betriebsbereit ist und seine TPN gleich 1 an jeden direkt verbunden Knoten überträgt. Jeder dieser direkt verbundenen Knoten, der die TPN gleich 1 empfängt, kann keine TPN außer 2 erzeugen, solange der Masterknoten betriebsbereit bleibt, da der Algorithmus, mit dem jeder Knoten betrieben wird, derart beschaffen ist, daß er die niedrigste empfangene TPN um 1 erhöht und diesen erhöhten Wert zu jedem anderen Knoten überträgt, mit dem er direkt verbunden ist.
Auf analoge Weise ist die von jedem restlichen Knoten im Netzwerk erzeugte TPN beschränkt und bleibt konstant, solange der Masterknoten und alle anderen Knoten betriebsbereit bleiben und gültige Daten einschließlich konstanter TPNs liefern. Die von jedem Knoten übertragene TPN wird durch die Anzahl der Knoten zwischen einem bestimmten Empfangsknoten und dem Masterknoten bestimmt.
Es sei jetzt angenommen, daß der Masterknoten oder die von ihm ausgehenden Wege zu direkt verbundenen Knoten betriebsunfähig oder unzuverlässig werden. Die direkt verbundenen Knoten empfangen jetzt nicht mehr eine TPN gleich 1. In diesem Fall liegt keine Beschränkung für jeden derart direkt verbundenen Knoten vor und er ist nicht mehr bezüglich der Erzeugung einer TPN aufgrund der TPN gleich 1 beschränkt, die er vom Masterknoten empfängt. Der direkt verbundene Knoten, der nicht mehr eine TPN gleich 1 vom Masterknoten empfängt, identifiziert jetzt die niedrigst bewertete TPN, die er im Augenblick von einem der anderen Knoten empfängt, mit denen er verbunden ist, und erhöht diese niedrigste TPN um 1 und überträgt die neue TPN zu den Netzwerkknoten, mit denen er direkt verbunden ist. Diese weiteren Knoten erhöhen wiederum die neue TPN, die sie empfangen, und senden die neuerlich erhöhte TPN direkt zu einem ersten Knoten, der wiederum die neue, empfangene TPN um 1 erhöht und sie zurück zu dem anderen Knoten überträgt.
Dieser Vorgang setzt sich so fort, daß jeder aufeinanderfolgende Austausch von TPNs zwischen einem Paar von Knoten die einem Knoten zugeordnete TPN um 2 erhöht wird. Der Reservemasterknoten stellt dieses Phänomen fest, wenn er aufeinanderfolgend höher bewertete TPNs empfängt. Wenn schließlich die niedrigste TPN einen vorbestimmten Wert erreicht, beispielsweise 30, stellt der Reservemasterknoten fest, daß die Zeitsteuerung des Netzwerks instabil ist und übernimmt die Rolle eines Masterknotens. Dies geschieht durch Einstellung seiner Schaltungen derart, daß er sofort mit der Aussendung einer TPN gleich 1 an jeden Knoten beginnt, mit dem er direkt verbunden ist. Dies bewirkt, daß die Zeitsteuerung des Netzwerks stabil und durch die Zeitsteuerungssignale vom Reservemasterknoten gesteuert wird.
Der Reservemasterknoten verbleibt verantwortlich für das Netzwerk, bis er angewiesen wird, daß der Masterknoten wieder betriebsbereit ist. Zu diesem Zeitpunkt hört der Reservemasterknoten auf eine TPN gleich 1 zu erzeugen. Die Zeitsteuerung des Netzwerks wird wieder unter Steuerung des Masterknotens gebracht, der jetzt betriebsbereit ist und wiederum eine TPN gleich 1 an die Netzwerkknoten liefert, mit denen er direkt auf die oben beschriebene Weise verbunden ist.
Die Erfindung stellt Zeitsteuerungseinrichtungen bereit, die die Möglichkeit geben, die Zeitsteuerung eines Netzwerks mit vielen Knoten genau und immer durch einen Masterknoten oder einen Reservemasterknoten zu ermöglichen, und zwar ohne die Notwendigkeit für ein zentralisiertes, gemeinsames Steuergerät, das Netzwerk kontinuierlich durch den Austausch von Nachrichten zwischen dem Steuergerät und den weiteren Netzwerkknoten zu belasten. Demgemäß kann die Zeitsteuerung des Netzwerks präzise und so erfolgen, daß die Kosten und die Kompliziertheit eines zentralen Steuergeräts nicht erforderlich sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 die Netzwerktopologie eines möglichen Netzwerks mit einer Vielzahl von Knoten;
Fig. 3, 4, 5 und 6 in der Anordnung gemäß Fig. 7 Einzelheiten der Schaltungen in einem Knoten;
Fig. 8 das Protokoll, das zur Übertragung der TPNs über die Netzwerkwege benutzt wird;
Fig. 9 die Beziehungen zwischen der Systemtaktsteuerung und den Synchronisationseinrichtungen sowie den Einrichtungen, die zur Steuerung und Erzeugung der TPN in jedem Knoten verwendet werden;
Fig. 10 die Art und Weise, wie die von einem Knoten erzeugte TPN unter bestimmten Systembedingungen verändert werden kann;
Fig. 11 bis 17 ein Flußdiagramm für die Art und Weise, in der die Schaltungen in jedem Knoten zur Erzeugung einer TPN unter Ansprechen auf die verschiedenen Systembedingungen arbeiten, und Zustände, die von dem Knoten angetroffen werden können.

Detaillierte Beschreibung

Die Netzwerktopologie ist in Fig. 1 dargestellt. Das Netzwerk umfaßt eine Vielzahl von Knoten A, B, C, D, E, F, G, H und I. Die Knoten sind durch die angegebenen Wege mit den numerierten Pfeilen verbunden. Jedem Weg ist eine TPN-Nummer zugeordnet, die über den Weg in jede Richtung übertragen wird. Die Zahl nahe jedem Knoten gibt die TPN an, die von dem Knoten erzeugt und auf allen seinen abgehenden Linkleitungen übertragen wird. In Fig. 1 ist der Knoten A der Masterknoten und der Knoten F der Reservemasterknoten. Die in Fig. 1 dargestellten Netzwerkbedingungen zeigen, daß der Masterknoten fehlerfrei arbeitet und Zeitsteuerungssignale der erforderlichen Präzision zum Rest des Netzwerks überträgt. Der Masterknoten A erzeugt eine TPN gleich 1 und überträgt sie zum Knoten B, wie durch den Pfeil angedeutet, der in Richtung des Knotens B über den Weg 101 zeigt. Der Knoten B empfängt diese TPN gleich 1, erhöht sie um 1 und gibt eine TPN gleich 2 über die Wege 101, 102 und 103 zu den Knoten A, D bzw. C. Der Knoten C empfängt die TPN gleich 2, erhöht sie um 1 und überträgt eine TPN gleich 3 zum Knoten D über den Weg 104. Der Knoten D empfängt eine TPN gleich 2 vom Knoten B und eine TPN gleich 3 vom Knoten C. Außerdem empfängt er eine TPN gleich 4 von den Knoten E und F. Die TPN gleich 2 ist die niedrigste vom Knoten D empfangene TPN. Daher wird sie um 1 erhöht und es wird eine TPN gleich 3 zu jedem der Knoten B, C, E und F übertragen.
Die Knoten F, G, H und I arbeiten auf analoge Weise und empfangen die angegebenen TPNs. Jeder Knoten erhöht die niedrigste, von ihm empfangene TPN um 1 und überträgt die erhöhte TPN zu jedem Knoten, mit dem er direkt verbunden ist. Demgemäß empfängt der Knoten I eine TPN gleich 5 sowie eine TPN gleich 6. Da 5 der niedrigste Wert der beiden TPNs ist, erhöht der Knoten I die TPN gleich 5 um 1 und überträgt eine TPN gleich 6 zu jedem Knoten G und H.
Die Schaltungen jedes Knotens arbeiten so, daß die Zeitsteuerung des Knotens von den Signalen auf dem gleichen Weg gesteuert werden, der die niedrigste TPN zu dem Knoten überträgt. Der Knoten D empfängt TPNs gleich 2, 3 und 4. Da 2 die niedrigste empfangene TPN ist, benutzt der Knoten D die Signale auf dem Weg 102 für seine Zeitsteuerung. Auf die gleiche Weise benutzt der Knoten I die Signale auf dem Weg 110 statt der Signale auf dem Weg 111, um seine Zeitsteuerung zu überwachen. Unter Verwendung dieses Algorithmus empfängt jeder Knoten sein Zeitsteuerungs-Referenzsignal entweder direkt oder indirekt vom Masterknoten über die geringstmögliche Anzahl von Schleifen. Außerdem wird verhindert, daß jeder Knoten eine Zeitsteuerung über das Netzwerk an sich selbst zurückgibt, wodurch Zeitsteuerungsschleifen und Instabilitäten der Netzwerk-Zeitsteuerung verursacht würden.
Die Systemzeitsteuerung bleibt in dem in Fig. 1 dargestellten Zustand, solange alle Elemente des Netzwerks einschließlich des Masterknotens auf dem Weg 101 betriebsfähig bleiben und die erforderlichen Zeitsteuerungssignale zum Knoten B geliefert werden. Es sei jetzt angenommen, daß entweder der Masterknoten A oder der Weg 101 Probleme antrifft, so daß der Knoten B nicht länger eine TPN gleich 1 vom Knoten A empfängt. In diesem Fall ist eine TPN gleich 3 die niedrigste, vom Knoten B empfangene TPN. Der Knoten B erhöht die TPN gleich 3 um 1 und erzeigt eine TPN gleich 4, die zum Knoten C sowie zum Knoten D übertragen wird. Jeder Knoten C und D erhöht die empfangene TPN gleich 4 und überträgt eine neue TPN gleich 5 zurück zum Knoten B. Der Knoten B wiederum erhöht die TPN gleich 5 um 1 und gibt eine neue TPN gleich 6 zu dem Knoten C und D. Dieser Prozeß läuft weiter mit Bezug auf die Knoten B, C und D, so daß aufeinanderfolgend höhere TPNs erzeugt werden. Die restlichen Knoten des Netzwerks folgen auf analoge Weise und erzeugen ebenfalls aufeinanderfolgend höher TPNs. Der Reservemasterknoten F empfängt diese aufeinanderfolgend höher bewerteten TPNs, und wenn eine TPN mit einem vorbestimmten Wert empfangen wird, beispielsweise eine TPN gleich 30, stellt der Knoten F fest, daß die Netzwerkzeitsteuerung nicht länger zuverlässig ist und übernimmt die Steuerung der Netzwerkzeitgabe durch Änderung seines Betriebs derart, daß er beginnt, eine TPN gleich 1 zu erzeugen, die von Knoten F über die Wege 107, 106 und 112 zu jedem Knoten C, D und G übertragen wird.
Dieser Zustand ist in Fig. 2 gezeigt. Die Netzwerkzeitsteuerung stabilisiert sich bald und die Knoten des Netzwerks gemäß Fig. 2 erzeugen und tauschen TPNs über die verschiedenen Netzwerkwege aus, wie durch die numerierten Pfeile und die jedem Knoten in Fig. 2 zugeordneten Zahlen angegeben wird. Der Reservemasterknoten behält die Steuerung, bis der Masterknoten A und/oder der Weg 101 in Ordnung gebracht sind und wieder zuverlässige Zeitsteuerungssignale zum Knoten B übertragen können. Der Masterknoten A nimmt die Erzeugung einer TPN gleich 1 wieder auf, die dann erneut zum Knoten B übertragen wird. Der Reservemasterknoten F wird dann von diesem zustand unterrichtet und beendet die Erzeugung einer TPN gleich 1. Das Netzwerk steht dann wieder unter Steuerung des Masterknotens A. Diese Umschaltung wird so bewerkstelligt, daß sowohl der Masterknoten als auch der Reservemasterknoten TPNs gleich 1 ausgeben und für sehr kurze zeit eine Netzwerkzeitsteuerung gleichzeitig liefern. Dies geschieht deswegen, weil der Zustand, kurzzeitig keinen Master zur Verfügung zu haben, mit größerer Wahrscheinlichkeit Instabilitäten der Netzwerkzeitsteuerung und eine größere Zahl von Übertragungsfehlern verursacht, als wenn zeitweilig zwei Master vorhanden sind.
Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen in der Anordnung gemäß Fig. 7 weitere Einzelheiten der Ausrüstungen, die jeder Knoten A bis I gemäß Fig. 1 oder 2 umfaßt. Jeder Knoten enthält Ausrüstungen, die für den Empfang und die Aussendung von Informationen über jede Linkleitung oder jeden Weg erforderlich sind, mit denen der Knoten verbunden ist. Diese Informationen umfassen die TPNs, wie bereits beschrieben, sowie Daten, die die Informationen darstellen, welche über das Netzwerk von einem sendenden Knoten zu einem empfangenden Knoten über alle Zwischenknoten übertragen werden, die in dem Netzwerk zwischen dem sendenden und dem empfangenden Knoten liegen können.
Fig. 8 zeigt, wie Informationen über die Wege gemäß Fig. 1 und 2 zwischen Knoten übertragen werden. Die Informationen liegen in Zeitmultiplexform und werden in zyklisch wiederkehrenden Rahmen übertragen, wobei jeder Rahmen eine Vielzahl von Zeitlagen umfaßt. In dem in Fig. 8 gezeigten Teilrahmen enthält die Zeitlage 0 die TPN-Information und die anderen Zeitlagen enthalten die Daten, die von einem sendenden zu einem empfangenden Knoten übertragen werden. Rahmenbildungssignale unterteilen die Signale jeder Zeitlage. Die Zeitlage 0 überträgt die TPN-Information in Form eines Wortes mit 8 Bits. Das erste Bit ist ein Reservebit und wird im Augenblick nicht benutzt. Das nächste Bit ist ein Komplementbit. Fünf Bits werden zur Darstellung der TPN benutzt. Das erste Bit ist ein Paritätsbit. Das Komplementbit zeigt an, ob die TPN-Nummer in komplementärer oder nichtkomplementärer Form ausgesendet wird. Diese Möglichkeit wird aus Zuverlässigkeitsgründen benutzt. Die TPN kann periodisch in komplementärer Form übertragen werden, um Fehler schnell feststellen zu können, die bewirken, daß eines oder mehrere Bits der TPN auf dem Wert 0 oder 1 festgehalten werden. Das Rahmenbildungsbit wird auf übliche Weise verwendet, um die Rahmenbildung zu bewirken und den Empfangsschaltungen die Möglichkeit zu geben, zwischen den Bits aufeinander folgender Zeitlagen zu unterscheiden. Die TPNs können in einem nachrichtenorientierten Protokoll übertragen werden, beispielsweise HDLC, aber das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel wird bevorzugt, da weniger Verarbeitungsleistung und Zeit für die TPN-Verarbeitung und -Übertragung erforderlich ist, weil kein kompliziertes Protokoll übertragen werden muß.
Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen in der Anordnung gemäß Fig. 7 die Schaltungen, die einen typischen Knoten gemäß Fig. 1 oder 2 bilden. Der Knoten 300 gemäß Fig. 3 bis 6 umfaßt eine Vielzahl von Leitungsschnittstellen 301, 302, 401 und 402, die je eine der Linkleitungen oder Wege abschließen, mit denen der Knoten verbunden ist. Die Ausrüstung eines Knotens hat die Funktion, Informationen von einer angeschalteten Linkleitung aufzunehmen und Informationen auf die angeschaltete Linkleitung zu geben. Die doppelt gerichteten Linkleitungen auf der linken Seite in Fig. 3 und 4 sind mit L1, L2, L3 und L4 bezeichnet. Diese Linkleitungen umfassen die Wege gemäß Fig. 1 und 2, die an den Knoten gemäß Fig. 3 bis 6 angeschaltet sind. Beispielsweise ist der Knoten D in Fig. 1 mit den vier Wegen 102, 104, 105 und 106 verbunden, so daß die vier Wege den doppelt gerichteten Linkleitungen L1 bis L4 auf der linken Seite in Fig. 3 und 4 entsprechen. Nur die Knoten D und G gemäß Fig. 1 und 2 sind mit vier Wegen verbunden. Die restlichen Knoten sind entweder mit einem, zwei oder drei Wegen verbunden. Für einen nur mit einem Weg verbundenen Knoten ist daher nur eine der Linkleitungen L1 bis L4 in Fig. 3 und 4 angeschaltet. In gleicher Weise würden weniger als alle Linkleitungen L1 bis L4 in Fig. 3 und 4 für die anderen Knoten gemäß Fig. 1 und 2 benutzt, die an weniger als vier Wege angeschaltet sind.
zusätzlich zu den Linkleitungsschnittstellen 301, 302, 401 und 402 umfaßt jeder Knoten ein digitales Vermittlungs- oder Übertragungssystem 501, ein Taktsystem 503 und ein Knotensteuergerät 601. Das digitale Vermittlungs- oder Übertragungssystem 501 umfaßt die Ausrüstungen des Knotens, die die Daten oder Informationen außer der TPN-Information empfangen, die über das Netzwerk zwischen Knoten übertragen werden. Wenn das Netzwerk gemäß Fig. 1 oder 2 ein Fernsprechnetzwerk darstellt, dann würde das Bauteil 501 ein digitales Vermittlungssystem umfassen, beispielsweise ein digitales Zentralamt oder eine digitale Nebenstelle, wobei jedes Zentralamt oder jede Nebenstelle eine Vielzahl von angeschalteten Teilnehmerstationen versorgt. Wenn andererseits das Netzwerk gemäß Fig. 1 und 2 ein digitales Übertragungssystem darstellt, dann umfaßt das Bauteil 501 ein digitales System, das eine Vielzahl von digitalen Übertragungseinrichtungen versorgt.
Das Taktsystem 501 umfaßt einen Präzisionsoszillator 505 und einen Wählerschalter 504 für die Zeitsteuerungsquelle, der die Möglichkeit gibt, daß die Zeitsteuerung von Ausrüstungen im Knoten entweder auf den lokalen Präzisionsoszillator 501 oder ein Taktsignal bezogen wird, das aus den Daten wiedergewonnen wird, die an den Knoten über eine der angeschalteten, doppelt gerichteten Linkleitungen L1 bis L4 übertragen wird. Das Knotensteuergerät 601 ist ein durch einen Mikroprozessor gesteuertes Bauteil mit einem Mikroprozessor 610 und einer Vielzahl von Registern und Zeitgebern, die unter Mikroprozessorsteuerung arbeiten, um das Taktsystem 503 so zu steuern, daß die Ausrüstungen des Knotens 300 unter Steuerung eines bevorzugten Taktsignals arbeiten. Die Betriebsweise des Knotens 300 und des Knotensteuergeräts 601 wird nachfolgend in Verbindung mit den Flußdiagrammen gemäß Fig. 11 bis 17 genauer beschrieben.
In Verbindung mit der Linkleitungsschnittstelle 301 führt die Ader R der Linkleitung L1 die an den Knoten 300 angelegten Signale, die an den Empfänger 303 gegeben werden. Diese Signale sind in diskrete Zeitlagen gemäß Fig. 8 unterteilt. Der Empfänger 303 nimmt diese Zeitlagensignale auf und gibt sie über seinen Ausgang auf den Weg 324 zum Zeitlagen-Extraktor 307. Der Extraktor 307 entnimmt die TPN-Information aus den Bits der Zeitlage 0 und gibt diese Information über den Weg 328 zum ankommenden TPN- Register Nr. 1, das auch als Bauteil 310 bezeichnet ist. Diese TPN wird dann über den Weg 325 vom Register 310 zum A-Register 616 (Fig. 6) des Knotensteuergeräts 601 übertragen. Jedes der Register 616 - 619 umfaßt einen A- und einen B-Abschnitt. Das an den Empfänger 303 angelegte Signal wird außerdem über den Weg 312 zum Zeitsteuerungs-Wiedergewinnungsbauteil 305 übertragen, das das in den empfangenen Daten auf der R-Ader der Linkleitung L1 eingebettete Taktsignal wiedergewinnt. Dieses Taktsignal wird über den Weg 326 zum Kontakt 2 des Wählerschalters 504 für die Zeitsteuerungsquelle im Taktsystem 503 angelegt. Der wiedergewonnene Takt wird außerdem über den Weg 323 zum Empfänger 303 übertragen. Eine Taktwartungsinformation wird über den Weg 331 zu den Empfängerwartungs- und Schnittstellenregistern 615 gegeben. Der Weg 331 umfaßt einen Wartungsbus und eine seiner Funktionen besteht darin, das Register 615 mit Informationen zu versorgen, die angeben, ob der Empfänger 303 gültige Daten empfängt und ob das Zeitsteuerungs-Wiedergewinnungsbauteil 305 mit Erfolg eine gute Zeitsteuerung aus dem vom Empfänger 303 über die Linkleitung L1 empfangenen Signal wiedergewinnt.
Der Weg 330 führt vom Taktsignalgenerator des Taktsystems in Fig. 1 zu den Linkleitungsschnittstelleneinheiten in Fig. 3 und 4. In Fig. 3 verbindet der Weg 330 den Zeitlagen-Extraktor 307 und den Empfänger 303. Der Weg 330 führt das Taktsignal, das den Betrieb des Knotens steuert, und demgemäß steuert das Taktsignal auf dem Weg 330 den Empfänger 303 und den Zeitlagen-Extraktor 307. Das Signal auf der R-Ader der Linkleitung L1 wird unter Takteinfluß zum Empfänger 301 unter Verwendung des wiedergewonnenen, auf den Weg 323 gegebenen Takts übertragen, und die ankommenden Daten auf dem Weg 324 werden unter Takteinfluß aus dem Empfänger 303 unter Verwendung der Taktsignale ausgegeben, die vom Taktsystem 503 gemäß Fig. 5 an den Weg 330 angelegt werden.
Das Ausgangssignal des Empfängers 303 wird außerdem über den Weg 324 und das Kabel 516 zum Eingang des digitalen Vermittlungs- oder Übertragungssystems 501 gegeben. Dieser Weg führt alle Zeitlagensignale auf dem ankommenden Weg R der Linkleitung L1 und gibt sie an das digitale Vermittlungs- und Übertragungssystem 501. Demgemäß empfängt das System 501 alle an den Empfänger 303 übertragenen Zeitlagensignale, während das ankommende TPN-Register 310 nur die Signale der Zeitlage 0 empfängt, die die TPN darstellt, welche über den Weg L1 zu dem durch die Schaltungen gemäß Fig. 3 bis 6 dargestellten Knoten übertragen wird.
Das digitale Vermittlungs- oder Übertragungssystem 501 gibt die Daten, die es zu einem anderen Knoten übertragen will zum Kabel 517 und von dort zur Linkleitungsschnittstelle und Linkleitung, die die Daten zu dem anderen Knoten weiterleiten sollen. Es sei angenommen, daß die Daten über die Linkleitung L1 übertragen werden soll. In diesem Falle werden die Daten vom System 501 auf den Weg 327 gegeben, wo sie in ein Signal eingefügt werden, das eine Folge von Zeitlagen gemäß Fig. 8 umfaßt. Die Zeitlagen- Einfügeeinrichtung 308 empfängt außerdem vom Bauteil 311 die in der Zeitlage 0 zu übertragende TPN. Die Einfügeeinrichtung 308 kombiniert die Zeitlagendaten auf dem Weg 327 mit der TPN auf dem Weg 329 und überträgt den sich ergebenden Signalstrom zum Sender 306 für eine Aussendung über den Weg T der Linkleitung L1 zu dem mit dem anderen Ende der Linkleitung verbundenen Knoten. Die Zeitlagen-Einfügeeinrichtung empfängt das Knotentaktsignal auf dem Weg 330. Dieses Signal wird außerdem zum Sender 306 übertragen, um dessen Operation zu steuern. Das Taktsignal ist in seinen Datenstrom für eine Wiedergewinnung in dem Knoten eingebettet, an dem der Datenstrom endet. Die vom Knoten über die Linkleitung L1 zu übertragende TPN wird im Register 620 gespeichert und über den Weg 332 zum abgehenden TPN-Register 311 für die Leitungsschnittstelle 301 weitergeführt. Die abgehende TPN-Information wird in das Register 311 eingegeben und von diesem Register über den Weg 329 zur Zeitlagen- Einfügeeinrichtung 308 übertragen. Die Einfügeeinrichtung 308 gibt die abgehende TPN in die Zeitlage 0 ein und führt die Information auf dem Weg 327 in den Rest der Zeitlagen jedes Rahmens ein, der von der Linkleitungsschnittstelle 331 erzeugt wird. Die Zeitlagen jedes erzeugten Rahmens werden von der Einfügeeinrichtung 308 zum Sender 306 übertragen, der sie dann über den Weg T der Linkleitung L1 zu demjenigen Knoten des Netzwerks überträgt, der mit dem anderen Ende der Linkleitung L1 verbunden ist.
Fig. 9 zeigt die Art und Weise, in der das Taktsystem 503 mit dem Knotensteuergerät 601 und insbesondere dem prozessorgesteuerten Teil des Knotensteuergeräts wechselwirkt. Das Knotensteuergerät 601 gibt Steuersignale auf den Weg 901, um die Einstellung des Wählerschalters 504 so zu steuern, daß die Quelle für Zeitsteuerungssignale bestimmt wird, mit der die Schaltungen zur Steuerung des Knotens verbunden sind. Die Quelle kann entweder der interne Präzisionsoszillator 505 des Knotens oder ein Taktsignal sein, das aus den dem Knoten über eine der ankommenden Linkleitungen L1 bis L4 angelegten Daten wiedergewonnen wird. Das Taktsystem 503 überwacht diesen Vorgang und gibt Informationen über den Weg 902 zum Knotensteuergerät 601 zurück, wobei diese Information den zustand des Systems 503 unter verschiedenen Bedingungen darstellt, die angetroffen werden können. In den meisten Fällen macht die Information auf dem Weg 902 keine Änderung hinsichtlich des Taktsignals erforderlich, das den Knoten steuern soll. Andererseits kann unter bestimmten Systembedingungen oder -zuständen die zurückgegebene Information das Knotensteuergerät veranlassen, zu entscheiden, daß die im Augenblick die Knotenzeitsteuerung überwachende Signalquelle unzuverlässig ist und daß daher die Zeitsteuerung des Knotens auf eine andere Taktsignalquelle umzuschalten ist. Das Knotensteuergerät 601 überwacht dauernd die im Knoten ankommenden TPNs und gibt Steuersignale auf den Weg 901, um festzulegen, welche interne oder externe Quelle von Zeitsteuerungssignalen das System 503 als sein Zeitsteuerungs-Referenzsignal wählt, und zwar auf der Grundlage der augenblicklichen und der davorliegenden TPN-Information sowie der über den Weg 902 empfangenen Wartungsinformation. Die Art und Weise, wie dies erreicht wird, ist im einzelnen in den Flußdiagrammen gemäß Fig. 11 bis 17 erläutert.
Fig. 10 zeigt, wie die von jedem Knoten normalerweise erzeugte TPN gleichbleibt, aber unter bestimmten Umständen verändert werden kann. Die erste von einem Knoten empfangene TPN ist in der obersten Zeile der Fig. 9 dargestellt und mit TPN #1 bezeichnet. Die nächste dargestellte Zeile ist mit TPN #2 bezeichnet, und so weiter für die dritte und vierte Zeile, die mit TPN #3 und TPN #4 angegeben sind. Die unterste Zeile ist eine Zeitzeile mit drei verschiedenen Zuständen. Der am weitesten rechts liegende Zustand stellt einen kontinuierlichen Zustand dar, in welchem das Knotensteuergerät die vier ankommenden TPNs analysiert und die niedrigste von ihnen zur Steuerung der Zeitgabe im Knoten gewählt hat. Der zweite Zustand, den das System annehmen kann, ist "Wählen Präzisionsoszillator" benannt. Während dieses Zustands fluktuiert die über jeden Weg empfangene TPN, wie dargestellt. Dies stellt einen unstabilen Zeitsteuerungszustand des Systems dar und, wenn die Zeitsteuerung ausreichend unstabil wird, wählt das Knotensteuergerät den Präzisionsoszillator 505 des Knotens als Zeitsteuerungsquelle für den Knoten im augenblicklichen Zeitpunkt. Der nächste Zustand des Systems ist oben mit "TPN kontinuierlich bei möglicherweise neuen Werten" bezeichnet. Der Wert der über jeden Weg empfangenen TPN ist konstant, wie durch die horizontale, jeder TPN zugeordneten Zeile angegeben wird. Wiederum wählt das Knotensteuergerät die niedrigste TPN, um den Weg zu identifizieren, der die Quelle von Taktsignalen für den Knoten darstellt. In diesem Beispiel bleibt die TPN #4 die niedrigste TPN nach den Schwankungen, und das wiedergewonnene Zeitsignal von der Linkleitung, die die TPN #4 liefert, wird erneut als Quelle für Zeitsteuerungssignale des Knotens gewählt. Diese Umschaltung auf eine neue Quelle von Zeitsteuerungssignalen erfolgt ein endliches Zeitintervall nach Stabilisierung der Zustände, wie nachfolgend in Verbindung mit den Flußdiagrammen gemäß Fig. 11 bis 17 beschrieben wird. Nachfolgend wird die Betriebsweise des Systems unter verschiedenen Bedingungen mit Bezug auf die Flußdiagramme gemäß Fig. 11 bis 17 erläutert. Der Prozeß beginnt mit dem Element 1101 in Fig. 1, wenn das System erstmalig aktiviert wird. Die Aktivierung des Systems erfolgt beim Element 1101 und der Prozeß läuft weiter zum Element 614, bei dem das System den Inhalt des Alarmregisters 614 liest. Dieses Register speichert Alarmzustände, die die verschiedenen Bedingungen darstellen, welche das System antreffen kann. Der Prozeß läuft weiter zum Element 1115, bei dem bestimmt wird, ob das Alarmregister 614 auf einen einen Alarm darstellenden zustand eingestellt ist oder nicht. Wenn die Antwort nein lautet, so geht der Prozeß weiter über den Weg 1123 zum Element 1117. Wenn die Antwort ja lautet, so geht der Prozeß weiter über den Weg 1126 zum Element 1116, bei dem das System die Alarmzustände und das Alarmregister 614 löscht. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1127 zum Element 1117, in Verbindung mit dem der B-Teil des Löschregisters 602 für die Auswahl der Zeitsteuerungsquelle initialisiert wird. Dieses Register 602 hat einen A- und einen B-Teil, und der Inhalt des A-Teils des Registers steuert die Einstellung des Schalters 504. Mit anderen Worten, der A-Teil des Registers 602 enthält Informationen, die die Zeitsteuerungsquelle identifiziert, welche im Augenblick die Zeitsteuerung des Knotens überwacht. Das Register besitzt einen A- und einen B-Teil, deren Inhalt gelegentlich verglichen wird, wie nachfolgend beschrieben ist.
Fig. 11 stellt eine Initialisierungsoperation dar. Während dieser Initialisierung löscht das Element 1117 den B-Teil des Registers 602. Der Prozeß läuft weiter über den Weg 1128 zum Element 1118, bei dem die B-Teile und das Außerbetriebsbit der A-Teile der TPN-Register 616, 617, 618 und 619 gelöscht werden. Der Prozeß geht weiter zum Element 1119, bei welchem der TPN-Stabil-Zeitgeber 607 zurückgestellt wird. Dieser Zeitgeber 607 und der nachfolgend beschriebene PLL-Zeitgeber 606 sowie der TPN-Zeitgeber 605 bleiben im zurückgestellten Zustand, bis sie ausdrücklich gestartet werden. Der Prozeß läuft dann weiter zum Element 1120, bei welchem das System den PLL-Zeitgeber 606 zurückstellt. Dann geht der Prozeß zum Element 1121, bei welchem das System den Präzisionsoszillatorcode in das Auswählregister 602 für die Zeitsteuerungsquelle eingibt. Dieser Code des Präzisionsoszillators wird in den A-Teil des Registers 602 gegeben. Die Eingabe dieses Codes in den A-Teil des Registers 602 steuert den Betrieb des Schalters 504 über das Steuergerät 508, so daß der Schalterkontakt W den Kontakt 1 des Schalters berührt, um den Ausgang des Präzisionsoszillators 505 mit dem Eingang der phasenstarren Schleife 506 über den Weg 514 zu verbinden. Dadurch wird die Überwachung der Zeitsteuerungsschaltung des Knotens an den Ausgang des Präzisionsoszillators 505 umgeschaltet. Bei der Initialisierung und bei bestimmten, nachfolgend beschriebenen Fehlerzuständen wird der Präzisionsoszillator als Quelle für die Zeitsteuerung aller Knoten gewählt, so daß die Fehlerrate auf den Linkleitungen so klein wie möglich ist und das System in genügendem Umfang gültige TPNs übertragen kann, um zu einem synchronisierten Zustand zu gelangen, wie nachfolgend beschrieben wird.
Der Prozeß gemäß Fig. 11 läuft zum Element 1122 weiter, bei dem das System den Zugriffsbitteil 612 des externen Zugriffsregisters 611 löscht. Der zustand des Zugriffsbits bestimmt, wie nachfolgend beschrieben wird, ob das Knotensteuergerät die Information im externen Zugriffsregister 611 prüft und darauf anspricht. Das Steuergerät analysiert den Inhalt des Registers 611, wenn das Zugriffsbit 612 auf 1 eingestellt ist. Es beachtet den Zustand des Registers 611 nicht, wenn das Zugriffsbit 612 eine 0 ist. Wie nachfolgend beschrieben wird, wird das externe Zugriffsregister 611 benutzt, um den zustand des Schalters 626 zu umgehen und zu veranlassen, daß das Taktsystem 503 auf die Information im Register 611 statt auf die Information anspricht, die normalerweise von der augenblicklichen Position des Schalters 626 und der TPN-Information bereitgestellt wird. Ein Knoten arbeitet normalerweise als Masterknoten, wenn der Schalter 626 auf die Position 624 eingestellt ist, und als Reservemasterknoten, wenn der Schalter auf die Position 625 eingestellt ist. Wenn der Schalter 626 auf der Position 621 steht, arbeitet der Knoten weder als Maser- noch als Reservemasterknoten.
Der Prozeß läuft über den Weg 1133 zum Element 1134, bei dem das Betriebsartenzustandsregister 608 auf die Linkleitungsbetriebsart eingestellt wird. Der Ausdruck "Linkleitungsbetriebsart" bedeutet, daß der Knoten im Augenblick nicht als Quelle für Zeitsteuerungssignale arbeitet, sondern statt dessen seine Zeitsteuerungsschaltungen durch ein von einem anderen Knoten empfangenes Zeitsteuerungssignal gesteuert werden. Die oben beschriebenen Funktionen gemäß Fig. 11 initialisieren das System und bereiten es für die nachfolgend beschriebenen Vorgänge vor.
Der Prozeß läuft als nächstes vom Punkt P am unteren Rand der Fig. 11 zum Punkt P oben in Fig. 12. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1201 zum Element 1202. Hierbei handelt es sich um ein Entscheidungselement, bei dem eine Entscheidung dahingehend getroffen wird, ob das Betriebsartenzustandsregister 608 sich im Linkleitungs-Betriebsartenzustand oder im Quellen-Betriebsartenzustand befindet. Das Betriebsartenzustandsregister 608 jedes Knotens ist im Augenblick auf seinen Linkleitungs-Betriebsartenzustand eingestellt, da dies beim Element 1134 durchgeführt worden ist, als das System initialisiert worden ist. Daher geht der Prozeß weiter über den Weg 1203 zum Element 1205, das bestimmt, ob das Masterregister 622 im Augenblick durch den Schalter 626 eingestellt wird. Es sei für den Augenblick angenommen, daß der mit Bezug auf das Flußdiagramm in Fig. 12 beschriebene Knoten der Masterknoten ist. Daher wird das Masterregister 622 eingestellt und der Prozeß läuft weiter über den Weg 1206 zum Element 1207, bei dem das Betriebsartenzustandsregister 608 auf seinen Quellen-Betriebsartenzustand eingestellt wird. Dadurch wird angezeigt, daß diese Betriebsart die Zeitsteuerungssignale für das Netzwerk liefern soll. Anders gesagt, es handelt sich um den Masterknoten. Der Prozeß läuft weiter über den Weg 1208 zum Element 1209, bei dem das TPN-Knotenregister 620 auf 1 eingestellt wird. Der Prozeß läuft weiter über den Weg 1210 zum Element 1211, das die Aussendung einer TPN gleich 1 von diesem Knoten zu allen anderen Knoten bewirkt, mit denen er direkt über eine der Linkleitungen L1 bis L4 verbunden ist. Der Prozeß geht dann weiter zum Element 1225, der den Code des Präzisionsoszillators 505 in den A-Teil des Auswählregisters 602 für die Zeitsteuerungsquelle eingibt. Dadurch verbindet der Schalter 504 den Ausgang des Oszillators 505 mit der phasenstarren Schleife 506. Der Taktsignalgenerator 507 liefert dann einen Takt an das System 501 und die Linkleitungsschnittstellen 301, 302, 401 und 402, die den Takt in die zu anderen Knoten übertragenen Daten einbettet. Dieser Knoten ist daher jetzt für die Netzwerkzeitsteuerung verantwortlich.
Der Prozeß geht dann weiter zum Kreis P oben in Fig. 12.
Der Prozeß führt dann über das Element 1202 zum Quellenbetriebsartausgang des Elements, da der im Augenblick beschriebene Knoten als Masterknoten arbeitet. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1204 zum Element 1213. Das Reserveregister 623 ist für diesen Knoten nicht eingestellt, so daß der Prozeß über den Weg 1214 zum Element 1205 weiterläuft, der feststellt, daß das Masterregister 622 eingestellt ist. Der Prozeß geht dann weiter über die Elemente 1207, 1209, 1211 und 1225, deren Funktionen bereits beschrieben worden sind.
Der Prozeß wiederholt sich, wie bereits beschrieben, über die Elemente 1202, 1213, 1205, 1207, 1209, 1211 und 1225, wobei weiterhin eine TPN gleich 1 über alle Linkleitungen dieses Knotens zu den Knoten weitergeleitet wird, die mit dem anderen Ende der Linkleitungen L1 bis L4 verbunden sind. Der Masterknoten durchläuft weiterhin die gleichen Elemente wie beschreiben, solange er in betriebsbereitem Zustand bleibt und die Verantwortung für die Zeitsteuerung des Netzwerks besitzt.
Der folgende Absatz beschreibt den folgenden Prozeß in der Fig. 12 für einen Knoten, der nicht der Masterknoten ist. Alle diese Knoten werden als Linkleitungsknoten bezeichnet. Der Prozeß beginnt beim Element P oben in Fig. 12 und läuft weiter über den Weg 1201 zum Element 1202, das feststellt, daß der Knoten ein Linkleitungsknoten ist und den Prozeß über den Weg 1203 zum Element 1205 weiterleitet. Der Schalter 626 dieses Knotens ist nicht in die Masterposition eingestellt und daher ist das Masterregister 622 dieses Knotens nicht eingestellt. Der Prozeß läuft weiter vom NO-Ausgang des Elements 1205 über den Weg 1222 zum Element 1223, das als A innerhalb eines Kreises bezeichnet ist.
Der Prozeß geht weiter zum Element A oben in Fig. 13. Er läuft dann vom Element A innerhalb des Kreises zum Element 1302, das bewirkt, daß das Betriebsartenzustandsregister 608 in die Linkleitungsbetriebsart eingestellt wird. Dies veranlaßt das Knotensteuergerät des Knotens in seiner Linkleitungsbetriebsart zu arbeiten, in der die Zeitsteuerung des Knotens durch Signale erfolgt, die über die an den Knoten angeschalteten Linkleitungen L1 bis L4 empfangen werden. Der Prozeß geht dann über den Weg 1302 zum Element 1303, das veranlaßt, daß die A-Hälfte der TPN-Register 1616 bis 1619 gelesen wird. Diese Register enthalten jetzt die TPNs, die über die ankommenden Verbindungsleitungen L1 bis L4 von anderen Knoten empfangen werden.
Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1304 zum Element 1305, das feststellt, ob das Komplementbit der Zeitlage gemäß Fig. 8 im eingestellten Zustand ist. Wenn dies nicht der Fall ist, geht der Prozeß weiter über den Weg 1306 zum Element 1310, das die Gültigkeit der empfangenen TPN bestimmt. Wenn das Komplementbit im eingestellten Zustand ist, geht der Prozeß vom Element 1305 über den Weg 1307 zum Element 1308, das die empfangene TPN zur Ableitung der wahren TPN komplementiert. Der Prozeß geht dann über den Weg 1309 zu Element 1310, das die Gültigkeit der empfangenen TPN feststellt. Wenn die empfangene TPN gültig ist, geht der Prozeß über den Weg 1312 zum Element 1313, das das Einschreiben eines Gültigkeitsbits 1 in den A-Abschnitt des dieser TPN zugeordneten TPN- Registers veranlaßt. Dies ist eines der Register 1616 bis 1619. Das spezielle TPN-Register, in das eingeschrieben wird, ist dasjenige Register, welches der Linkleitung zugeordnet ist, auf der die jetzt analysierte TPN empfangen wird. Der Prozeß geht dann über den Weg 1315 zum Element 1317.
Wenn das Element 1310 feststellt, daß die empfangene TPN nicht gültig ist, geht der Prozeß über den Weg 1311 zum Element 1314, das die analysierte TPN für ungültig erklärt. Eine TPN ist ungültig, wenn sie falsche Parität besitzt, außerhalb des gültigen Bereiches für die TPNs liegt oder wenn sein zugeordnetes Außerbetriebsbit auf 1 eingestellt ist, wie nachfolgend beschrieben wird. Dies wird erreicht, indem ein Gültigkeitsbit 0 in den A-Abschnitt des dieser empfangenen TPN zugeordneten TPN-Registers eingeschrieben wird. Der Prozeß läuft dann über den Weg 1316 zum Element 1317, das bewirkt, daß die vorstehend beschriebenen vier Schritte, beginnend mit dem Element 1305 für jedes der restlichen drei empfangenen TPNs wiederholt wird. Nachdem schließlich alle vier empfangenen TPNs als gültig oder ungültig festgestellt worden und die entsprechenden Ergebnisse in die zugeordneten TPN-Register eingegeben worden sind, geht der Prozeß über den Weg 1319 zum Element 1320 weiter, das als B innerhalb eines Kreises bezeichnet ist.
Der Prozeß läuft dann als nächstes vom unteren Ende der Fig. 13 zum Element B auf der Oberseite der Fig. 14 weiter. Zu diesem Zeitpunkt enthält das Knotensteuergerät 601 im A-Abschnitt seiner vier TPN-Register 616 bis 619 die vier TPNs, die auf den vier, an diesem Knoten ankommenden Linkleitung L1 bis L4 empfangen werden. Diese Feststellung setzt voraus, daß der Knoten mit vier Linkleitungen verbunden ist und daher vier TPNs empfangen werden. Wenn dies nicht der Fall ist, dann wird eine kleinere Anzahl von TPNs auf den Linkleitungen empfangen, die mit dem Knoten verbunden sind, und diese TPNs werden in den entsprechenden Registern 616 bis 619 gespeichert.
Der Prozeß geht in Fig. 14 vom Element B zum Element 1401 weiter, das bewirkt, daß das Knotensteuergerät 601 dasjenige Register der TPN- Register 616 bis 619 identifiziert, welches die niedrigste ankommende TPN enthält. Diese niedrigste TPN wird identifiziert und der Prozeß läuft weiter über den Weg 1402 zum Element 1403, das veranlaßt, daß das TPN- Register 620 des Knotens auf einen Wert eingestellt wird, der gleich der niedrigsten ankommenden TPN erhöht um 1 ist. Diese Zahl im Register 620 wird die TPN des Knotens. Der Prozeß läuft weiter über den Weg 1404 zum Element 1405, das die Übertragung der TPN im Register 620 über den Weg 332 zum abgehenden TPN-Register in jeder Linkleitungsschnittstelle, beispielsweise 301, veranlaßt. Dies ist das Register 311 für die Schnittstelle 301. Die anderen Register für die anderen Schnittstellen sind die Register 321, 411 und 421. Die Schaltungen jeder Linkleitungsschnittstelle veranlassen dann, daß die im abgehenden TPN- Register gespeicherte TPN in das Signal seiner Zeitlage 0 eingesetzt und über den T-Weg der Linkleitungen L1 bis L4 zu demjenigen Netzwerkknoten übertragen wird, welcher mit dem anderen Ende der Linkleitung verbunden ist.
Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1406 zum Element 1407, das den Inhalt des A-Teils der Register 616 bis 619 in den B-Teil der gleichen Register eingibt. Wie nachfolgend beschrieben wird ermöglicht dies einen Vergleich zwischen der früher und jetzt empfangenen TPN für jedes Register. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1408 zum Element 1409, das bewirkt, daß die TPN des Knotens vom abgehenden TPN-Register jeder Linkleitungsschnittstelle über die zugeordnete Linkleitung zu dem an das andere Ende der Linkleitung angeschlossene Netzwerkknoten übertragen wird. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1411 zum Element 1412, das mit F innerhalb eines Kreises bezeichnet ist, und von dort zur Oberseite der Fig. 15.
Auf der Oberseite der Fig. 15 geht der Prozeß über den Weg 1501 zum Element 1503, das den augenblicklichen Inhalt aller TPN-A-Register 616 bis 619 liest. Der Prozeß geht dann weiter zur Element 1504, das feststellt, ob die TPN im TPN-Register 620 gleich seinem maximalen Wert ist. Der maximale Wert bedeutet, daß ein Bereich brauchbarer TPN-Werte vorhanden ist, den die TPNs ohne Angabe eines Netzwerk-Störzustandes annehmen können. Wie bereits erwähnt, erzeugt der Masterknoten eine TPN gleich 1 und jeder weitere Knoten im Netzwerk erzeugt eine TPN, die von der Zahl der Knoten abhängt, die er von dem Masterknoten entfernt ist. Es ist auch bereits angegeben worden, daß die von den verschiedenen Knoten erzeugten TPNs größer werden, wenn der Masterknoten außer Betrieb ist und nicht länger eine TPN gleich 1 zu jedem Knoten überträgt, mit dem er direkt verbunden ist. Diese fortgesetzte Erhöhung des Wertes der von einem Knoten erzeugten TPN wird zur Anzeige eines Störzustandes benutzt.
Es sei angenommen, daß eine TPN gleich 30, die von einem Knoten erzeugt wird, angibt, daß der Knoten keine gültigen Zeitsteuerungsinformationen von einem anderen Knoten im Netzwerk empfängt. Diese Feststellung wird durch das Element 1504 getroffen. Wenn die Antwort auf die Entscheidung des Elements 1504 nein ist, dann empfängt der Knoten brauchbare Zeitsteuerungssignale, und der Prozeß läuft weiter über den Weg 1505 zum Element 1516, das bewirkt, daß die TPN des Knotens im Register 620 zu den abgehenden TPN-Registern 311 und so weiter ausgegeben wird, die wiederum die TPN des Knotens über ihre zugeordneten Linkleitungen übertragen. Der Prozeß geht dann zum Element 1517, das ein G innerhalb eines Kreises ist, und von dort zum Element G auf der Oberseite von Fig. 16. Diese wird nachfolgend beschrieben.
Wenn das Element 1504 feststellt, daß der Wert der TPN im TPN- Register 620 einen Maximalwert erreicht hat, beispielsweise 30, geht der Prozeß weiter über den Weg 1506 zum Element 1507. Dieses Element stellt fest, ob der gerade beschriebene Knoten ein Reservemasterknoten ist oder nicht. Wenn er es nicht ist, dann geht der Prozeß über den Weg 1509 weiter und die TPN des Knotens im Register 620 wird über die Linkleitungsschnittstellen und von dort über die entsprechenden Linkleitungen zu den anderen Netzwerkknoten übertragen. Wenn andererseits der beschriebene Knoten ein Reservemasterknoten ist, dann läuft der Prozeß weiter zum Element 1508, das bewirkt, daß der Schalter 507 das Ausgangssignal des Präzisionsoszillators 505 zum Ausgang der phasenstarren Schleife 506 überträgt. Das Ausgangssignal der phasenstarren Schleife 506 wird dann an den Taktsignalgenerator 507 angelegt, um den Knoten unter Steuerung seines eigenen Präzisionsoszillators zu bringen.
Der Prozeß läuft dann weiter zum Element 510, das das Betriebsartenzustandsregister 603 auf die Quellenbetriebsart einstellt, um anzuzeigen, daß diese Betriebsart jetzt die Zeitsteuerungssignale zur Steuerung des Netzwerks erzeugt. Der Prozeß geht als nächstes weiter über den Weg 1511 zum Element 1512, das veranlaßt, daß eine TPN gleich 1 in das TPN-Register 620 eingegeben wird. Der Prozeß läuft dann über den Weg 1513 zum Element 1514, das die Übertragung der TPN gleich 1 aus dem Knoten über die Leitungsschnittstellen gemäß Fig. 3 und 4 zu den zugeordneten Linkleitungen und von dort zu den Netzwerkknoten veranlaßt, mit denen diese Linkleitungen verbunden sind. Der Prozeß geht dann über den Weg 15 zum Element 1135, das als P innerhalb eines Kreises angegeben und am oberen Rand der Fig. 12 dargestellt ist.
In teilweiser Zusammenfassung ergibt sich, daß der in Fig. 15 dargestellte Prozeß festgestellt hat, daß der Reservemasterknoten ungültige Zeitinformationen empfängt und sich selbst für den Augenblick in die Verantwortung für das Netzwerk begeben hat, indem er die Ausgabe einer TPN gleich 1 an die Knoten veranlaßt, mit denen er verbunden ist. Vom Element P unten in Fig. 15 kehrt der Prozeß jetzt zum Element P am oberen Rand der Fig. 12 zurück, wo der Prozeß in das Element 1202 eintritt, das feststellt, daß das Betriebsartenzustandsregister 608 in die Quellenbetriebsart eingestellt ist und daher den Prozeß über den Weg 1204 zum Element 1213 weiterführt. Von dort geht, da das Reserveregister 623 eingestellt ist, der Prozeß über den Weg 1215 zum Element 1216.
Es sei für den Augenblick angenommen, daß das Zugriffsbit 612 nicht auf 1 eingestellt ist und daher der Prozeß über den Weg 1218 zum Element 1207 verläuft, das veranlaßt, daß die Betriebsart des Zustandsregisters 608 auf die Quellenbetriebsart eingestellt wird. Da das Register bereits in dieser Betriebsart ist, unternimmt dieses Element keine weitere Aktion. Der Prozeß geht dann zum Element 1209, das das Betriebsarten-TPN-Register 620 auf 1 einstellt und dann diese 1 auf allen abgehenden Linkleitungen des Knotens beim Element 1211 ausgibt. Das Element 1225 wählt den Präzisionsoszillator 501, so daß dieser die Zeitsteuerung übernimmt, wie bereits beschrieben. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1212 und durchläuft die gleiche Folge von Elementen, solange das Zugriffsbitregister 612 nicht eingestellt ist. Schließlich beseitigt nach einer gewissen Zeitspanne das Wartungspersonal die Probleme im Masterknoten, so daß dieser Knoten dann wiederum die Verantwortung für das Netzwerk übernimmt. Dies geschieht durch Übertragen einer entsprechenden Nachricht in einer der Zeitlagen an diesen Knoten. Die Nachricht wird in das Register 502 des Systems 501 eingegeben und von dort über den Weg 604 weitergeleitet, so daß ihr Inhalt in das externe Zugriffsbetriebsartenregister 611 unter Einstellung des Zugriffsbits 612 eingegeben wird. Der Prozeß läuft dann vom Element P in Fig. 12 über das Element 1202 zum Element 1213, wobei das Reserveregister 623 weiterhin eingestellt ist, da die im Augenblick beschriebene Betriebsart eine Reservemaster-Betriebsart ist. Von dort geht der Prozeß zum Element 1216. Zu diesem Zeitpunkt ist das externe Zugriffsbit 612 eine 1, da eine Nachricht vom Element 502 empfangen und in das externe Zugriffsbetriebsartenregister 612 eingegeben worden ist. Daher läuft der Prozeß jetzt über den Weg 1217 zum Element 1219. Das Element 1219 analysiert die Nachricht im externen Zugriffsbetriebsartenregister 611, um ihren Inhalt zu bestimmen. Da jetzt der Masterknoten wieder die Steuerung des Systems übernehmen soll, gibt die augenblickliche Nachricht im Register 611 an, daß der Knoten jetzt wieder als Linkleitungsknoten arbeiten soll. Dies bedeutet, daß er Zeitsteuerungssignale von anderen Knoten empfangen soll und seinen Betrieb als Masterknoten einstellt. Daher geht der Prozeß jetzt über den Weg 1220 zum Element A und dort zur Fig. 13, bei der der bereits beschriebene Prozeß beginnt.
Wenn mit Bezug auf das Element 1219 die in das Register 611 eingeschriebene Nachricht angibt, daß der Knoten weiterhin als Quellenknoten arbeiten soll, dann geht der Prozeß über den Weg 1221 zum Element 1207 und verwendet weiterhin die Elemente 1209, 1211 und 1225 und so weiter, wie bereits beschrieben.
Zu diesem Zeitpunkt hat der Masterknoten wiederum die Verantwortung des Systems. Er erzeugt eine TPN gleich 1 und die Zeitsteuerungssignale, die er über seine Linkleitungen überträgt sind die Zeitsteuerungssignale, die die Zeitsteuerung aller anderen Netzwerkknoten übernehmen, wie bereits beschrieben.
Es sei jetzt mit Bezug auf Fig. 15 angenommen, daß das Element 1504 feststellt, daß die TPN des Knotens innerhalb eines annehmbaren Wertbereiches liegt. Daraufhin geht der Prozeß über den Weg 1505 zum Element 1516 und von dort zum Element G in Fig. 16. In dieser Fig. läuft der Prozeß vom Element G zum Element 1601, das den Inhalt der TPN-A- Register 616 bis 619 liest. Der Prozeß geht dann weiter zum Element 1602, das feststellt, daß das TPN-A-Register die niedrigste TPN hat. Dann verläuft der Prozeß über den Weg 1615 zum Element 1603, das feststellt, ob mehr als ein A-Register den gleichen, niedrigsten TPN-Wert besitzt oder nicht. Wenn die Antwort nein ist, dann verläuft der Prozeß über den Weg 1605 zum Element 1606. Bei diesem Element bezeichnet der Mikroprozessor 610 vorläufig die der niedrigsten TPN zugeordnete Linkleitung. Diese Linkleitung ist dann die bevorzugte Zeitsteuerungsquelle für den Knoten.
Wenn unter Bezugnahme auf das Element 1603 die Antwort ja lautet, geht der Prozeß weiter über den Weg 1604 zum Element 1607, wobei der Prozessor 610 eine der Linkleitungen mit der niedrigsten TPN als diejenige Linkleitung, welche die bevorzugte Zeitsteuerungsquelle für den Knoten ist.
Der Prozeß geht dann entweder vom Element 1606 über den Weg 1608 oder vom Element 1607 über den Weg 1609 zum Element 1610, das die Rückstellung des Lese-TPN-Zeitgebers 605 veranlaßt. Der Prozeß läuft dann weiter über den Weg 1611 zum Element 1612, das den Lese-TPN-Zeitgeber und dessen Zeitsteuerungsfunktion startet. Der Zweck des Lese-TPN-Zeitgebers besteht darin, die Rate zu begrenzen, mit der die Leseoperation der TPN stattfindet. Der Zeitgeber verhindert, daß diese Operation zu häufig stattfindet, und zwar dadurch, daß sie nur dann stattfinden kann, wenn der Zeitgeber abgelaufen ist. Der Prozeß geht jetzt weiter über den Weg 1613 zum Element 1614, das auch als H in einem Kreis bezeichnet ist. Von dort geht der Prozeß zum Element H in Fig. 17.
In Fig. 17 verläuft der Prozeß vom Element H zum Element 1701, das den A- und B-Abschnitt des TPN-Registerpaars oder Paare 616 bis 619 mit der niedrigsten TPN vergleicht. Wenn ein einziges A- und B-Registerpaar die niedrigste TPN besitzt, dann werden nur dessen A- und B-Abschnitte verglichen. Wenn zwei oder mehrere solcher Paare die niedrigste TPN aufweisen, dann wird der A- und B-Abschnitt jedes Paares mit der niedrigsten TPN verglichen.
Der Prozeß läuft dann über den Weg 1702 zum Element 1703, das durch einen Vergleich des A- und B-Abschnitts der verschiedenen TPN- Registerpaare feststellt, ob Änderungen bei der niedrigsten, kürzlich empfangenen TPN aufgetreten sind. Wenn die Antwort nein ist, geht der Prozeß über den Weg 1705 zum Element 1706, das feststellt, ob der Zeitgeber 607 für stabile TPN gestartet worden ist. Dieser Zeitgeber befindet sich normalerweise im abgelaufenen Zustand entsprechend dem zustand des Systems, in welchem keine Änderung der niedrigsten TPN für eine Zeitspanne größer als die Zeitablaufperiode aufgetreten ist. Der Zeitgeber wird zurückgestellt, wenn eine Änderung der niedrigsten empfangenen TPN festgestellt wird. Eine neue Linkleitung kann erst als Zeitsteuerungsquelle gewählt werden, wenn dieser Zeitgeber abgelaufen ist. Der Zeitgeber begrenzt demgemäß wirksam die Frequenz, mit der neue Linkleitungen als neue Zeitsteuerungsquellen ausgewählt werden können.
Wenn das Element 1706 feststellt, daß der TPN-Stabil-Zeitgeber 609 nicht gestartet worden ist, geht der Prozeß zum Element 1710 weiter, bei dem der Zeitgeber gestartet wird. Wenn die Antwort beim Element 1706 ja ist, dann verläuft der Prozeß über den Weg 1707 zum Element 1712, das feststellt, ob der Zeitgeber abgelaufen ist oder nicht. Beide Wege 1707 und 1711 führen daher den Prozeß zum Element 1712, das jetzt feststellt, ob der TPN-Stabil-Zeitgeber 607 abgelaufen ist oder nicht.
Wenn der Zeitgeber abgelaufen ist, läuft der Prozeß über den Weg 1713 zum Element 1714, das feststellt, ob alle gültigen TPNs auf ihrem Maximalwert sind. Es ist bereits früher erwähnt worden, daß der Maximalwert für eine TPN gleich 30 ist und daß eine TPN gleich 30 einen Störzustand darstellt, in welchem der Knoten im Augenblick möglicherweise keine gültigen Zeitsteuerungssignale empfängt. Daher stellt das Element 1714 fest, ob im Augenblick eine TPN gleich 30 auf allen Linkleitungen empfangen wird oder nicht. Dazu wird der Inhalt der A-Register 616 bis 619 für diese Feststellung analysiert. Wenn die Antwort nein ist, verläuft der Prozeß über den Weg 1715 zum Element 1716. Dieses Element veranlaßt, daß der Code der vorher zugeordneten Linkleitung zusammen mit der niedrigsten TPN (vgl. Fig. 16) in den A-Teil des Registers 602 zur Auswahl der Zeitsteuerungsquelle geschrieben wird. Dieses Register steuert das Vermittlungssteuergerät 508 derart, daß der Zeitquellen-Wählerschalter 504 auf die der angegebenen Linkleitung mit der niedrigsten TPN zugeordneten Position eingestellt wird.
Der Prozeß läuft jetzt über den Weg 1717 zum Element 1718, das bestimmt, ob der Inhalt des A-Abschnitts des Registers 602 für die Auswahl der Zeitsteuerungsquelle gleich dem Inhalt des Abschnitts B dieses Registers ist oder nicht. Wenn die Antwort ja ist, bedeutet dies, daß keine neue Linkleitung gewählt worden ist, und der Prozeß geht weiter über den Weg 1719 zum Element 1720, das den PLL-Zeitgeber 606 zurückstellt. Dieser Zeitgeber befindet sich normalerweise im abgelaufenen Zustand und nur dann kann das Taktwartungs-Schnittstellenregister 603 gelesen werden. Dieses Register wirkt mit der phasenstarren Schleife 506 zusammen, um festzustellen, ob die phasenstarre Schleife im Augenblick auf ein gültiges Zeitsteuerungssignal anspricht oder nicht, um den Taktsignalgenerator 507 richtig so zu steuern, daß er ein gültiges Zeitsteuerungssignal für den Knoten erzeugt. Dieser Zeitgeber gibt der phasenstarren Schleife 506 Zeit, um auf ein neues Signal einzurasten. Der Zeitgeber wird außerdem zurückgesetzt, nachdem eine Änderung mit Bezug auf die Linkleitung stattgefunden hat, die die Zeitsteuerung des Knotens steuern soll.
Der Prozeß geht jetzt weiter über den Weg 1721 zum Element 1722, das den PLL-Zeitgeber 606 startet. Der Prozeß läuft dann über den Weg 1723 zum Element 1724, das den Inhalt des A-Abschnitts der TPN-Register 616-619 zum B-Abschnitt dieser Register überträgt.
Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1725 zum Element 1726, das das Lesen des Inhaltes des Lese-TPN-Zeitgebers 605 veranlaßt. Der Zeitgeber wird gelesen und dann läuft der Prozeß über den Weg 1726A zum Element 1728 weiter, das bestimmt, ob der Zeitgeber abgelaufen ist oder nicht. Wenn dies nicht der fall ist, geht der Prozeß über den Weg 1727, das Element 1726, den Weg 1726A und dann erneut über das Element 1728 weiter, bis der Zeitgeber abgelaufen ist. Dieser Zeitgeber verhindert, daß das System TPNs zu oft liest.
Schließlich erfolgt eine Feststellung, daß der Zeitgeber abgelaufen ist, und der Prozeß geht weiter über den Weg 1729 zum Element 1730, das den Inhalt der TPN-A-Register zu den TPN-B-Registern überträgt. Dies sind die Registerpaare 616 bis 619. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1731 zum Element F und von dort zurück zum Element F in Fig. 15, bei dem in die bereits beschriebenen Prozesse eingetreten wird.
Kurz gesagt, gibt der Prozeß gemäß Fig. 15 die augenblickliche Knoten-TPN aus, wenn diese TPN nicht ihren maximalen Wert hat. Es wird veranlaßt, daß der Knoten ein Quellenknoten wird, wenn seine TPN den Maximalwert hat, und der Knoten wird als Reservemasterknoten bezeichnet.
Die folgenden Absätze beschreiben die Wege in Fig. 17, die bisher noch nicht erläutert worden sind. Wiederum vergleicht das Element 1701 die A- und B-Abschnitte der TPN-Register 616 bis 619 mit den niedrigsten TPN- Nummern, und das Element 1703 bestimmt, ob eine Änderung bei der niedrigsten empfangenen TPN als Ergebnis des Vergleichs beim Element 1701 festgestellt worden ist. Falls eine solche Änderung festgestellt worden ist, geht der Prozeß über den Weg 1704 zum Element 1732, das feststellt, ob der Präzisionsoszillator 505 ausgewählt und sein Code in das Register 602 zur Einstellung des Schalters 504 eingegeben worden ist oder nicht. Wenn die Antwort ja lautet, läuft der Prozeß weiter über den Weg 1733 und der TPN-Stabil-Zeitgeber 607 wird beim Element 1737 zurückgestellt. Wenn die Antwort beim Element 1732 nein lautet, dann wird der Code des Präzisionsoszillators in den A-Teil des Registers 602 zur Auswahl der Zeitsteuerungsquelle eingegeben und der Prozeß läuft weiter über den Weg 1736 zum Element 1737. Die Rückstellung des TPN-Stabil-Zeitgebers verhindert, daß eine neue Linkleitung ausgewählt ist, bevor der Zeitgeber abläuft. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1738 zum Element 1726, das den Inhalt des Lese-TPN-Zeitgebers 605 liest und dann bestimmt das Element 1728, ob der Lese-TPN-Zeitgeber 605 abgelaufen ist oder nicht. Die Funktion des Elements 1730 ist bereits beschrieben worden.
In teilweise Zusammenfassung ergibt sich, daß der gerade beschriebene Prozeß beginnend mit den Elementen 1703 und 1732 bewirkt hat, daß der Präzisionsoszillator ausgewählt wird. Eine neue Linkleitung wird als Quelle der Zeitsteuerung für den Knoten gewählt, nachdem die TPN- Schwankungen aufgehört haben und das System zu einem stabilen zustand zurückkehrt, angezeigt durch stabile TPNs. Eine neue Linkleitung kann jedoch erst ausgewählt werden, nachdem der TPN-Stabil-Zeitgeber abgelaufen ist und man verhältnismäßig sicher sein kann, daß keine weiteren Schwankungen in den TPN-A-Registern 616 bis 619 stattfinden, die die niedrigste TPN enthalten.
Mit Bezug auf das Element 1712 sei jetzt angenommen, daß der TPN- Stabil-Zeitgeber 607 nicht abgelaufen ist. In diesem Fall geht der Prozeß weiter über den Weg 1739 zum Element 1726 und zu den bereits beschriebenen Prozessen. In diesem Fall sind die TPN-A-Register 616 bis 619 die die niedrigste TPN enthalten, stabil, aber der TPN-Stabil-Zeitgeber 607 ist noch nicht abgelaufen und es wird keine neue Linkleitung als Zeitsteuerungsreferenz gewählt, da weiterhin eine hohe Wahrscheinlichkeit nach weiteren Änderungen der TPN besteht.
Mit Bezug auf das Element 1714 sei angenommen, daß alle TPNs ihren Maximalwert haben. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1751 zum Element 1740, das den Code des Präzisionsoszillators in das Zeitsteuerungsquellenregister 602 eingibt. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1742 zu den mit dem Element 1726 beginnenden Elementen, deren Funktion bereits beschrieben worden ist. In diesem Fall haben alle gültigen TPNs in den TPN-A-Registern 616 bis 619 ihren maximalen Wert, so daß keine gültige Quelle für die Zeitsteuerung von irgendeiner Linkleitung vorhanden sein kann, da kein betriebsfähiger Masterknoten im Netzwerk vorhanden ist. Daher wird die Zeitsteuerung des Knotens von dessen Präzisionsoszillator erzeugt, bis dieser zustand aufhört.
Mit Bezug auf das Element 1718 sei jetzt angenommen, daß der Inhalt des A-Abschnitts des Registers 602 für die Auswahl der Zeitsteuerungsquelle nicht mit dem Inhalt des B-Abschnitts dieses Registers übereinstimmt, wodurch angegeben wird, daß die Zeitsteuerungsquelle für die phasenstarre Schleife 506 sich gerade geändert hat. In diesem Fall geht der Prozeß weiter über den Weg 1743 zum Element 1744, das feststellt, ob der PLL-Zeitgeber 606 abgelaufen ist oder nicht. Wenn er nicht abgelaufen ist, dann kann das Taktwartungsregister 603 nicht gelesen werden, so daß der Prozeß jetzt über den Weg 1745 zum Element 1724 weiterläuft, dessen Funktion bereits beschrieben worden ist. Wenn der PLL-Zeitgeber 606 abläuft, wird dadurch angezeigt, daß die phasenstarre Schleife 506 genügend lang an ein Eingangssignal angeschaltet worden ist, um festzustellen, daß sie richtig arbeitet und daß die Frequenz ihres Eingangssignals nicht im Einrastbereich ist. Dann läuft der Prozeß weiter über den Weg 1746 zum Element 1747, das den Inhalt des Taktwartungsregisters 603 liest. Der Inhalt dieses Registers ist eine 1, wenn die phasenstarre Schleife 506 richtig arbeitet, und 0, wenn sie nicht richtig arbeitet. Wenn das Element 1749 feststellt, daß der Inhalt dieses Registers eine 1 ist, dann geht der Prozeß weiter über den Weg 1750 zum Element 1724, dessen Funktion bereits beschrieben worden ist. Dadurch wird angezeigt, daß die phasenstarre Schleife 506 richtig arbeitet und auf ihr Eingangssignal eingerastet ist, so daß sie die Zeitsteuerung aus ihrem Eingangssignal vom Wählerschalter 504 für die Zeitsteuerungsquelle ableitet. Demgemäß ist keine Korrektur erforderlich. Wenn andererseits das Element 1749 feststellt, daß das Taktwartungsregister eine 0 enthält, so bedeutet dies, daß die phasenstarre Schleife 506 kein gutes Zeitsteuerungssignal empfängt. In diesem Fall geht der Prozeß weiter über den Weg 1751 zum Element 1752, das bewirkt, daß der Code des Präzisionsoszillators in den A-Abschnitt des Registers 602 für die Auswahl der Zeitsteuerungsquelle eingegeben wird. Dadurch wird der Knoten darauf vorbereitet, daß er unter Steuerung seines Präzisionsoszillators 505 arbeitet. Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1753 zum Element 1754, das ein Außerbetrieb-Bit gleich 1 als nächstes nach der TPN der gewählten Linkleitung in den A-Abschnitt des TPN-Registers 616 bis 619 einschreibt, das der gewählten Linkleitung zugeordnet ist. Dieses Außerbetrieb-Bit gleich 1 in diesem Register zeigt an, daß die phasenstarre Schleife 506 Schwierigkeiten hat, dem durch die gewählte Linkleitung zur Verfügung gestellten Zeitsteuerungssignal zu folgen. Diese Feststellung wird getroffen, wenn bestimmt worden ist, daß das Taktwartungsregister 603 eine 0 statt einer 1 enthält.
Eine 0 im Register 603 zeigt an, daß die phasenstarre Schleife 506 dem Zeitsteuerungssignal, mit dem die phasenstarre Schleife im Augenblick über den Schalter 504 verbunden ist, nicht erfolgreich folgen kann. Dies ist der Grund dafür, daß das Element 1752 den Code des Präzisionsoszillators in das Register 602 zur Auswahl der Zeitsteuerungsquelle eingibt, um den Schalter 504 zu veranlassen, die phasenstarre Schleife 506 mit dem Ausgang des Präzisionsoszillators 505 zu verbinden und sie von der Linkleitung zu trennen, die das unzuverlässige Zeitsteuerungssignal liefert. Daher schreibt das Element 1754 ein Außerbetrieb-Bit gleich 1 in den A-Abschnitt des dieser Linkleitung zugeordneten TPN-Registers. Das Außerbetrieb-Bit gleich 1 gibt dem Prozessor 610 an, daß diese TPN für diese Linkleitung in diesem Register nicht beachtet werden soll, bis das System wieder beginnend beim Element 1101 in Fig. 11 initialisiert worden ist. Der Grund dafür besteht darin, daß Taktsystem daran zu hindern, eine Synchronisation mit dieser fehlerhaften Linkleitung beim nachfolgenden Lesen der TPNs zu versuchen. Dieser Zustand hält an, bis das Außerbetrieb-Bit für dieses Register von 1 auf 0 umgeschaltet wird, um anzuzeigen, daß die zugeordnete Linkleitung wieder ein zuverlässiges Zeitsteuerungssignal bereitstellen kann.
Der Prozeß geht als nächstes weiter vom Element 1754 über den Weg 1755 zum Element 1756. Dieses Element veranlaßt eine Eintragung im Alarmregister 614 zur Aktivierung der Alarm LED's 613. Dadurch wird ein Alarm dem Wartungspersonal angezeigt, nämlich daß eine der ankommenden Linkleitungen ein unzuverlässiges Zeitsteuerungssignal liefert. Das Wartungspersonal unternimmt dann die geeigneten Maßnahmen, um das Problem zu beseitigen. Der Prozeß geht als nächstes über den Weg 1757 zum Element 1724 weiter. Dieses Element veranlaßt, daß der augenblickliche Inhalt des A-Abschnitts des Registers für die Auswahl der Zeitsteuerungsquelle in dessen B-Abschnitt eingeschrieben wird.
Der Prozeß geht dann weiter über den Weg 1725 zum Element 605 und den ihm folgenden Elementen. Dieser Teil des Flußdiagramms ist bereits beschrieben worden.
In Fig. 6 ist dargestellt, daß die Leiter 511, 510, 604, 331, 325, 335, 425, 435 und 232 direkt mit den Registern 603, 602, 611, 615, 616, 617, 618, 619 bzw. 620 verbunden sind, um die Beziehung zwischen diesen Leitern und Registern leichter verstehen zu können. In der Praxis sind, da das Knotensteuergerät 601 prozessorgesteuert ist, diese Register Teil des Speichers des Mikroprozessors 610 und die Leiter sind mit den I/O- Einrichtungen des Mikroprozessors verbunden.
Die oben beschriebenen Anordnungen sind nur Beispiele für die Erfindung. Andere Anordnungen können vom Fachmann getroffen werden. Insbesondere ist ein Ausführungsbeispiel möglich, bei dem der Präzisionsoszillator durch eine Kombination eines Präzisionsoszillators und einem oder mehreren Zeitsteuerungs-Referenzsignalen mit eine Ursprung außerhalb des im Augenblick beschriebenen Netzwerks von Knoten ersetzt wird.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Zeitgabe jedes Knotens in einem Vielknotensystem, bei dem die Knoten durch binkleitungen miteinander verbunden sind, und eine Taktquelle in einem Knoten eine Bezugstaktsignalquelle zur Steuerung der Zeitgabe aller anderen Knoten im System darstellt, mit den Schritten:

1) Betreiben eines Knotens als Master-Knoten zur Steuerung der Zeitgabe aller anderen Knoten im System,

2) Übertragen eines Taktsignals zwischen jedem Paar von Knoten, die direkt durch eine der Linkleitungen miteinander verbunden sind,

gekennzeichnet durch die Schritte:

3) Aufnahme einer Zeitsteuerungs- Prioritätsnummerninformation (TPN) in das Taktsignale, das zwischen jedem Paar von direkt miteinander verbundenen Knoten übertragen wird, wobei diese Information die Anzahl von zwischengelegenen Knoten darstellt, die das Taktsignal bei der Übertragung vom Master-Knoten zu dem das Taktsignal empfangenden Knoten angetroffen hat,

4) Betreiben jedes Taktsignal-empfangenden Knotens, der nicht der Master-Knoten ist, derart, daß er die auf allen Linkleitungen, mit denen er verbunden ist, ankommende TPN-Information analysiert, um das Taktsignal mit der niedrigsten TPN als bevorzugtes Taktsignal zu identifizieren,

5) Modifizieren der von dem zwischengelegenen, das bevorzugte Taktsignal erzeugenden Knoten übertragenen TPN durch Addition einer Eins zu der empfangenen TPN,

6) Übertragen der modifizierten TPN zu allen zwischengelegenen Knoten,

7) Betreiben jedes Taktsignal-empfangenden Knotens, der nicht der Master-Knoten ist, derart, daß er das bevorzugte Taktsignal als Bezugszeitsteuerungsquelle für diesen empfangenden Knoten auswählt,

8) Betreiben jedes Knotens außer dem Master-Knoten derart, daß er die von ihm empfangenen TPN- Informationen wiederholt abtastet,

9) Betreiben eines der anderen Knoten als Reserve- Master-Knoten,

10) Betreiben des Reserve-Master-Knotens derart, daß er feststellt, wenn sich die empfangene, dem bevorzugten Taktsignal zugeordnete TPN-Information von einem früheren Wert auf einen vorbestimmten Wert ändert,

11) Umschalten der Zeitsteuerung des Reserve-Master- Knotens von dem bevorzugten, empfangenen Taktsignal auf ein Signal von einem internen, lokalen Oszillator des Reserve-Master-Knotens bei Feststellung der Änderung auf den vorbestimmten Wert, und

12) Übertragen eines eine TPN-Information enthaltenden Taktsignals über direkt angeschaltete Linkleitungen von dem Reserve-Master-Knoten zur Steuerung der Zeitgabe aller Knoten im System mit Ausnahme des Master-Knotens.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten:

1) Feststellen, daß sich die dem bevorzugten Taktsignal zugeordnete TPN-Information bei aufeinanderfolgenden Abtastungen ändert und

2) Umschalten der Zeitsteuerung jedes Knotens, der eine Änderung feststellt, von dem bevorzugten Taktsignal auf ein Signal von einem lokalen Oszillator im letztgenannten Knoten bei Feststellung der Änderung.

3. Verfahren nach Anspruch 2, mit den Schritten:

1) Betreiben des letztgenannten Knotens derart, daß er die wiederholte Abtastung der empfangenen TPN- Information fortsetzt,

2) Vergleichen der Ergebnisse aufeinanderfolgender Abtastungen,

3) Bestimmen, ob die empfangene TPN-Information für ein vorbestimmtes Zeitintervall unverändert bleibt und

4) Analysieren der empfangenen TPN-Information nach Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls zur Auswahl desjenigen Signals als bevorzugtes Taktsignal für den Knoten, das die niedrigste Zahl von zwischengelegenen Knoten bei der Übertragung vom Master-Knoten zu dem empfangenden Knoten angetroffen hat.

4. Vorrichtung zur Steuerung der Zeitgabe jedes Knotens in einem Vielknotensystem, dessen Knoten durch Linkleitungen miteinander verbunden sind und bei dem eine Taktquelle in einem der Knoten als Bezugstaktsignalquelle zur Steuerung der Zeitgabe aller anderen Knoten im System verwendet wird, mit

einer Einrichtung (505) zum Betreiben eines Knotens als Master-Knoten für die Steuerung der Zeitgabe aller anderen Knoten des Systems,

einer Einrichtung (101-112) zur Übertragung eines Taktsignals zwischen jedem Paar von Knoten, die direkt durch eine der Linkleitungen verbunden sind, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (TSO in Fig. 8) zur Aufnahme einer Zeitsteuerungs-Prioritätsnummerninformation (TPN) in das Taktsignal, das zwischen jedem Paar von direkt verbundenen Knoten übertragen wird, wobei diese Information die Priorität des Taktsignals darstellt,

eine Einrichtung (610) zum Betreiben jedes Taktsignalempfangenden Knotens, der nicht der Master-Knoten ist, derart, daß er die auf allen Linkleitungen, mit denen er verbunden ist, empfangene TPN-Information analysiert, um ein bevorzugtes Taktsignal durch Auswahl des Taktsignals mit der niedrigsten TPN-Information zu identifizieren, eine Einrichtung zur Modifizierung der TPN von dem direkt angeschalteten Knoten, der das bevorzugte Taktsignal aussendet, durch Addition einer Eins zu der empfangenen TPN- Information,

einer Einrichtung zur Übertragung der modifizierten TPN an alle Knoten, die direkt mit dem das Taktsignal empfangenden Knoten verbunden sind,

einer Einrichtung (508) zum Betreiben jedes Taktsignalempfangenden Knotens derart, daß er das bevorzugte Taktsignal als Bezugszeitsteuerungsquelle für diesen empfangenden Knoten auswählt,

einer Einrichtung (616-620) zum Betreiben jedes Knotens außer dem Master-Knoten derart, daß er die empfangene TPN- Information wiederholt abtastet,

einer Einrichtung (623) zum Betreiben eines der anderen Knoten als Reserve-Master-Knoten,

einer Einrichtung (610), die in der Lage ist, den Reserve- Master-Knoten so zu betreiben, daß er feststellt, wenn sich die empfangene, dem bevorzugten Taktsignal zugeordnete TPN-Information von einem früheren Wert auf einen vorbestimmten Wert ändert,

einer Einrichtung (508) zur Umschaltung der Zeitsteuerung des Reserve-Master-Knotens von dem bevorzugten, empfangenen Taktsignal auf ein Signal von einem lokalen Oszillator im Reserve-Master-Knoten bei Feststellung der Änderung auf den vorbestimmten Wert, und

einer Einrichtung (620) zur Übertragung eines eine TPN- Information enthaltenden Taktsignals über direkt angeschaltete Linkleitungen vom Reserve-Master-Knoten zur Steuerung der Zeitgabe aller Knoten des Systems mit Ausnahme des Master-Knotens.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, mit

einer Einrichtung (610), die geeignet ist, festzustellen, wenn sich die empfangene, dem bevorzugten Taktsignal zugeordnete TPN- Information bei aufeinanderfolgenden Abtastungen ändert und

einer Einrichtung (610), die geeignet ist, die Zeitsteuerung des Knotens, der die geänderte TPN- Information empfängt, von dem bevorzugten Taktsignal auf ein Signal von einem lokalen Oszillator im letztgenannten Knoten bei Feststellung der Änderung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, mit

einer Einrichtung (610), die den letztgenannten Knoten so betreiben kann, daß er die wiederholte Abtastung der empfangenen TPN-Information fortsetzt, einer Einrichtung (610), die geeignet ist, die Ergebnisse der aufeinanderfolgenden Abtastungen zu vergleichen, einer Einrichtung (610), die Bestimmen kann, wenn die empfangene TPN-Information für ein vorbestimmtes Zeitintervall unverändert bleibt, und

einer Einrichtung (610), die geeignet ist, die empfangene TPN-Information nach Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls zu analysieren, um dasjenige Signal, welches die geringste Anzahl von zwischengelegenen Knoten bei der Übertragung vom Master-Knoten zu dem empfangenden Knoten angetroffen hat, als bevorzugtes Taktsignal für diesen Knoten auszuwählen.