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Die Erfindung bezieht sich auf Systeme zur Übertragung
digitaler Informationen und insbesondere eine
Synchronisationsverlust-Detektionsvorrichtung, besonders für
Paketsynchronisationsverluste, und auf digitale Übertragungsnetze, die eine
solche Vorrichtung enthalten (siehe beispielsweise die
Druckschrift EP-A-0 254 386).
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Die digitalen Übertragungen ermöglichen es, auf die gleiche
Weise und über ein und denselben Träger zahlreiche
Informationen unterschiedlicher Herkunft zu übertragen, wie
beispielsweise in einem dienstintegrierenden digitalen
Fernmeldenetz. Dies ermöglicht die Übertragung von von
Datenbanken stammenden digitalen Daten, digital codierten
Videosignalen, usw. in ein und demselben digitalen Übertragungsnetz.
Diese digitalen Informationen werden paketweise übertragen,
wobei jedes Paket sich auf ein und denselben Signaltyp gemäß
einem vorbestimmten Raster bezieht, das auch spezifische
Pakete enthält, die die Synchronisation betreffen. Diese
Synchronisationspakete werden periodisch in Meldungen
übertragen, die sich auf ein und denselben Dienst beziehen, wenn
sich die Übertragung zeitlich verlängert, und außerdem
systematisch zwischen Meldungen übertragen, die von verschiedenen
Quellen stammen, um Belegungs- oder "Auffüll"-Operationen
durchzuführen. In herkömmlicher Weise wird ein spezifisches
Synchronisationspaket für ungefähr 100 Nutzpakete übertragen.
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In einem solchen Übertragungsnetz wird die
Paketsynchronisation beim Empfang mittels der Erkennung der
Synchronisationspakete
durchgeführt, wobei eine Initialisierungsinformation
von verschiedenen Zählern, die die Zeitbasis des
Empfangsteils des Übertragungssystems bilden, erstellt wird, wenn ein
Paket dieses Typs identifiziert worden ist.
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Aus verschiedenen Gründen kann die Stellung eines Pakets in
der seriellen digitalen Folge Veränderungen erfahren:
aufgrund einer Zustandsveränderung des Sendeteils, aufgrund
einer Zeilenverschiebung oder beispielsweise aufgrund eines
Taktgeberfehlers beim Sendevorgang; dies führt zu einer
fehlerhaften Wiederherstellung der Paketfolge und folglich der
darin enthaltenen Informationen. Die Übertragung wird
normalerweise erst zum Zeitpunkt des Empfangs des folgenden
Synchronisationspakets wiederhergestellt, das der
Empfangszeitbasis erneut die korrekte Phase auferlegt.
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In einem solchen digitalen Paketübertragungsnetz ist man
daran interessiert, dem Anwender eine Information zu liefern,
die anzeigt, daß ein Synchronisationspaketverlust im Verlauf
einer Übertragung stattgefunden hat, insbesondere da diese
Synchronisation ein fundamentaler Parameter des Systems ist,
der beim Empfang die Gültigkeitsbestätigung und die
Verteilung der verschiedenen Datentypen ermöglicht.
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Die Erfindung hat eine
Synchronisationsverlust-Detektionsvorrichtung zum Ziel, die insbesondere für die paketweise
Übertragung digitaler Informationen geeignet ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine
Synchronisationsverlust-Detektionsvorrichtung in einem Netz zur paketweisen Übertragung
digitaler Informationen geschaffen, wobei das Raster Folgen
von Informationspaketen enthält, zwischen die
Synchronisationspakete eingeschoben sind, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß sie in den Empfangsschaltungen eine Schaltung mit
zwei zyklischen Zählern enthält, die im Worttakt zählen und
deren Periode der Dauer eines Paketes entspricht, wobei der
erste durch ein Synchronisationspaket-Erkennungssignal
initialisiert wird, während der zweite durch ein
Zähl-Ende-Signal
initialisiert wird, und Mittel zum Analysieren der
relativen Phase zwischen den zwei Zählern enthält, um für
Synchronisierungspaketverluste charakteristische Impulse zu
erzeugen, wenn diese relative Phase modifiziert wird.
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Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere
Eigenschaften werden unter Zuhilfenahme der folgenden
Beschreibung in Erscheinung treten, die sich auf die beigefügten
Figuren bezieht.
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- Die Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
der Detektionsvorrichtung gemäß der Erfindung;
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- die Fig. 2 stellt ein Zeitdiagramm der Signale, die der
Ausführungsform aus der Fig. 1 entsprechen, während eines
Synchronisationsverlustes dar;
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- die Fig. 3 ist ein detailliertes Schaltbild einer zweiten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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- die Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm von Signalen, die der in
der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform entsprechen, mit
einer korrekten Synchronisation;
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- die Fig. 5 ist ein Zeitdiagramm von Signalen, die der
Ausführungsform aus der Fig. 3 angehören, während eines
Synchronisationsverlustes;
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- die Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer weiteren
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die sogenannte paketweise digitale Übertragung ist so, daß
ein Datenpaket aus einer Gruppe von Worten besteht, die n
binäre Elemente enthalten, mit beispielsweise n = 8 oder 9,
und gemäß einem vorgegebenen Gesetz oder Raster geordnet
sind, das Identifizierungsworte, die den Typ der übertragenen
Daten kennzeichnen, und Informationsworte enthält, die die
eigentlichen Datenworte darstellen.
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Ein Synchronisationspaketverlust ist eine Veränderung der
Phase von zumindest einem binären Element auf der
Übertragungsleitung, und die erfindungsgemäße
Synchronisationsverlust-Detektionsvorrichtung ermöglicht eine Verarbeitung
dieser Information eines Synchronisationsverlustes. Die
Detektionsfeinheit dieses Synchronisationsverlustes ist durch die
Anzahl von binären Verschiebungselementen vorgegeben, die die
Vorrichtung detektieren kann. Diese Detektionsfeinheit kann
in gewissen Ausführungsformen auf ein Wort begrenzt werden,
wobei die Vorrichtung im Worttakt gesteuert wird, was eine
Vereinfachung der Schaltungen ermöglicht. Dennoch ist es
möglich, eine Detektionsfeinheit zu erhalten, die gleich dem
binären Element ist, indem man die Bit-Taktfrequenz
verwendet.
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Das Prinzip der Detektierung des Synchronisationsverlustes
beruht auf der Beobachtung der relativen Phase von zwei
zyklischen Zählern mit Paketperiode, die im Empfangsworttakt
gesteuert werden: einer der Zähler ist das Abbild der
augenblicklichen Phase des "Paket"-Rasters auf der
Übertragungsleitung, während der andere Zähler die vorhergehende Phase
desselben "Paket"-Rasters bis zu dem Zeitpunkt gespeichert
hält, zu dem der Synchronisationsverlust detektiert worden
ist.
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Die Fig. 1 ist das Blockschaltbild der
Synchronisationsverlust-Detektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung enthält einen ersten zyklischen Zähler C&sub1; mit
Paketperiode, der einen Initialisierungseingang I, der eine
Initialisierungsinformation INIT bei jeder neuen Detektion
eines Synchronisationspakets empfängt, und einen
Steuereingang H enthält, der ein Taktsignal im Empfangsworttakt RMR
empfängt. Dieses Taktsignal im Empfangsworttakt wird
ebenfalls an den Steuereingang H eines zweiten zyklischen Zählers
C&sub2; mit Paketperiode angelegt, dessen Initialisierungseingang
I mit dem Ausgang TC&sub1; des ersten Zählers C&sub1; verbunden ist.
Die Ausgänge dieser beiden zyklischen Zähler C&sub1; und C&sub2;, die
Zähl-Ende-Impulse TC&sub1; und TC&sub2; liefern, wenn sie ihren
Maximalwert erreichen, der gleich M ist, falls jedes gesendete
Paket M Worte enthält, sind mit den zwei Eingängen eines
logischen Exklusiv-ODER-Gatters S&sub3; verbunden, dessen Ausgang
mit dem Eingang eines D-Flip-Flops 4 verbunden ist, das den
Empfangsworttakt RMR empfängt und folglich das Nutzsignal
eines Synchronisationspaketverlustes "PSP" liefert. Dieses
Synchronisationsverlustsignal stellt eine
Verarbeitungsinformation dar, die insbesondere in einem zentralen
Verwaltungszentrum des digitalen Übertragungssystems verwendbar ist. Die
Fig. 2 zeigt das Zeitdiagramm der Signale, die von Zählern
stammen, und das im Falle einer Desynchronisation
entsprechende Synchronisationsverlustsignal. Zu Beginn ist die
Synchronisation vorhanden:
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- der Zähler C&sub1;, der durch das letzte empfangene
Synchronisationspaket wieder in Phase gebracht worden ist, zählt im
Worttakt und wird zur selben Zeit auf 0 zurückgesetzt, zu der
er Zähl-Ende-Impulse TC&sub1; mit der Paketperiode liefert;
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- der Zähler C&sub2;, der durch die Zähl-Ende-Impulse
initialisiert worden ist, die von C&sub1; als TC&sub1; mit der Paketperiode
ausgegeben worden sind, speichert die Phase des
vorhergehenden "Paket"-Rasters.
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Wenn es eine Veränderung der "Paket"-Phase in der Leitung
gibt, ist das folgende Synchronisationspaket, das die
Initialisierung des Zählers C&sub1; am Eingang INIT steuert, nicht mehr
mit einem Zählende in Phase, und der Zähler C&sub1; wird auf 0
zurückgesetzt, während sein Inhalt N < M ist, ohne daß es
also ein Zähl-Ende-Impuls gibt. Der Zähler C&sub2; wird folglich
nicht über seinen Initialisierungseingang initialisiert, der
mit dem Ausgang von C&sub1; verbunden ist, und er zählt so lange
weiter, bis sein Inhalt gleich dem Maximum M ist; er wird
dann auf 0 zurückgesetzt, wobei ein Zähl-Ende-Impuls gesendet
wird.
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Danach erreicht der später initialisierte Zähler C&sub1; seinen
Maximalinhalt M und liefert ein Zähl-Ende-Impuls TC&sub1;, das den
Zähler C&sub2; initialisiert, während sein Inhalt N < M sein
Maximum noch nicht erreicht hat, und ohne daß es einen Zähl-Ende-
Impuls TC&sub2; gibt. Die beiden Zähler, die gleichzeitig auf 0
sind, zählen dann in der gleichen Weise und ihre Zähl-Ende-
Impulse sind synchronisiert.
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Die Impulse, die in S&sub3; am Ausgang der Exklusiv-ODER-Schaltung
3 erzeugt werden und aus der Verschiebung der zwei Zähler C&sub1;
und C&sub2; resultieren, werden vom D-Flip-Flop 4 abgetastet, um
das Synchronisationspaketverlustsignal PSP zu liefern.
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Die Fig. 3 ist ein detailliertes Blockschaltbild einer
Ausführungsform der
Synchronisationspaketverlust-Detektionsvorrichtung gemäß der Erfindung, in welcher, aufgrund von
Erfordernissen des verwendeten digitalen Übertragungssystems, die
Zähler C&sub1; und C&sub2; von synchronen, jedoch um drei binäre
Elemente phasenverschobenen Taktgebern gesteuert werden. Die
Fig. 4 ist ein Zeitdiagramm von Signalen, die einer korrekten
Synchronisation entsprechen, während die Fig. 5 ein
Zeitdiagramm von Signalen während eines Synchronisationsverlustes
ist. Die Zeitdiagramme zeigen den Zähltaktsignal RMR des
Zählers C&sub2; mit Worttakt um drei binäre Elemente gegenüber dem
Zähltaktsignal RMR' des Zählers C&sub1; mit demselben Worttakt
vorauseilend, wobei diese Verschiebung für den Betrieb
notwendig ist. Um die Funktion einer erfindungsgemäßen
Synchronisationspaketverlust-Detektion zu verwirklichen, ist es
notwendig, den Zähl-Ende-Impuls TC&sub2; auszugeben, um einen
entsprechenden Impuls TC&sub2;' zu bilden, der mit TC&sub1; in der
Exklusiv-ODER-Schaltung vergleichbar ist. Das Ergebnis dieses
Vergleichs wird zu dem Zeitpunkt ausgegeben, zu dem es eine
Übereinstimmung von "wieder in Phase befindlichen" TC&sub1;- und
TC&sub2;-Signalen gibt, um die Information des
Synchronisationspaketverlustes zu erzeugen.
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Dafür enthält die in der Fig. 3 dargestellte Vorrichtung wie
jene, die in Fig. 1 dargestellt ist, die Zähler C&sub1; und C&sub2;,
deren Zähleingänge die Taktsignale RMR' und RMR im Worttakt
empfangen, das Exklusiv-ODER-Gatter 3, das mit dem Ausgang
von C&sub1; verbunden ist, und das D-Flip-Flop 4. Sie enthält
ferner einen Inverter 5, der den Zähl-Ende-Ausgang des Zählers
C&sub1; mit dem Initialisierungseingang des Zählers C&sub2; verbindet.
Der Zähl-Ende-Ausgang des Zählers C&sub2; ist mit dem Eingang
einer Verzögerungsschaltung 6 verbunden, deren Ausgang mit dem
Eingang D eines D-Flip-Flops 7 verbunden ist, dessen Ausgang
Q mit dem zweiten Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 3
verbunden ist.
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Die Vorrichtung funktioniert in der weiter unten anhand des
Zeitdiagramms aus der Fig. 4 erläuterten Weise.
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Bei jedem Worttaktimpuls RMR' erhöht sich der Inhalt des
Zählers C&sub1; mit einer kurzen Verzögerung von beispielsweise 3
Nanosekunden bezüglich des Anfangs des Worttaktimpulses um 1,
der beispielsweise eine Periode von 28 Nanosekunden aufweist.
Der Inhalt wechselt beispielsweise von 12 auf 13, usw...
Parallel dazu und auf die gleiche Weise erhöht sich der Inhalt
des Zählers C&sub2; um 1 bei jedem Worttaktimpuls RMR und wechselt
von 13 auf 14 usw... Wenn beispielsweise jedes Paket 16 Worte
enthält, zählen die Zähler von 0 bis 15, d. h., daß ein Zähl-
Ende-Impuls TC&sub1; oder TC&sub2; gesendet wird, wenn ein Zähler 15
erreicht.
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Der Zähl-Ende-Impuls TC&sub1;, der anhält, solange C&sub1; den
Maximalinhalt aufweist, steuert nach Invertierung das Nullstellen
des Zählers C&sub2; früher, als es durch interne Steuerung zu
Beginn des folgenden Impulses des Worttaktsignals RMR geschehen
würde. Folglich wird der Zähl-Ende-Impuls TC&sub2; verkürzt und
ist zu dem Zeitpunkt zu Ende, zu dem TC&sub1; beginnt, d. h., daß
es keine Überdeckung zwischen TC&sub1; und TC&sub2; gibt, wenn die
Synchronisation zufriedenstellend ist. Damit es also eine
Überdeckung der zwei Signale am Eingang des Exklusiv-ODER-
Gatters 3 und keinen Impuls PSP am Ausgang des D-Flip-Flops
gibt, wird im Falle einer richtigen Synchronisation das Zähl-
Ende-Signal des Zählers C&sub2; um eine Verzögerungszeit t
verzögert,
die größer als die zwischen den Taktsignalen RMR und
RMR' existierende Verschiebung ist. Das Flip-Flop 7 tastet
das verzögerte Signal S6 an den Anstiegsflanken des
Taktsignals RMR ab und bildet folglich einen "wieder in Phase
befindlichen" Impuls TC'&sub2; von der Dauer eines Wortes, der dem
verzögerten Impuls entspricht, der am Ausgang der
Verzögerungsschaltung 6 anliegt. Dieses Signal TC'&sub2; und das Signal
TC&sub1;, die an den Eingang des ODER-Gatters 3 angelegt werden,
erzeugen zwei Impulse, die mit der Wortperiode zu den
Anstiegsflanken von RMR ausgegeben werden, und das D-Flip-Flop
4 erzeugt ein Nullsignal, solange es keine Desynchronisation
gibt.
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Bei einem Synchronisationsverlust hingegen werden Impulse
erzeugt, wie sie das der Fig. 5 entsprechende Zeitdiagramm
zeigt, das diesen Fall darstellt. Wenn eine Resynchronisation
im Verlauf einer Übertragung stattgefunden hat, wird der
Zähler C&sub1; auf 0 zurückgesetzt, bevor er seinen Maximalwert
erreicht hat, und der Zähl-Ende-Impuls TC&sub1; ist verschoben, und
der Zähler C&sub2; beendet vollständig und ungehindert seine
Zählperiode, um ein Zähl-Ende-Signal TC&sub2; zu liefern. Dieser
Impuls TC&sub2; bewirkt nach Abtastung eine Information über einen
Synchronisationspaketverlust PSP, deren Dauer gleich jener
eines Wortes ist. Eine zweite Anzeige bezüglich des
Synchronisationspaketverlust PSP tritt auf, wenn der Zähler C&sub1; das
Zählende erreicht (in der Fig. 5 nicht dargestellt). Dieser
zweite Impuls reinitialisiert die gesamte
Synchronisationsverlust-Detektionsvorrichtung. In einer Ausführungsform sind
die Zähler C&sub1; und C&sub2; in der ECL-Technologie mit einem
Worttakt von 35 MHz ausgebildet. Weitere Ausführungsformen, in
denen andere Technologien verwendet werden und die mit den
entsprechenden Frequenzen arbeiten, sind möglich.
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Aufgrund seines Aufbaus besitzt die oben beschriebene
Detektionsvorrichtung eine Detektionsfeinheit, die an den Takt der
verwendeten Taktgeber der Empfangsworte gebunden ist, d. h.
die Detektionsfeinheit von einem Wort. Anders ausgedrückt,
können Synchronisationsverluste, die geringer als ein Wort
sind, nicht durch diese Vorrichtung detektiert werden.
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Um eine Detektionsfeinheit zu erhalten, die gleich einem
binären Element ist, kann das gleiche Prinzip verwendet werden,
indem es gleichzeitig bei Zählern mit Paketperiode und bei
Zählern mit Wortperiode angewendet wird. Um
Desynchronisationen zu berücksichtigen, die geringer als die Wortperiode
sind, wird folglich das Blockschaltbild aus der Fig. 1
vervollständigt, indem eine ähnliche Vorrichtung hinzugefügt
wird, die jedoch im Bittakt HB gesteuert wird. Eine solche
Vorrichtung ermöglicht die Detektion einer Desynchronisation
von einem oder mehreren binären Elementen, Modulo 1 (oder n)
Paket(e). Sie besitzt, wie in der Fig. 6 dargestellt, eine
erste Vorrichtung 1, die jene aus der Fig. 1 ist, die
beispielsweise im Worttakt RMR gesteuert wird und durch ein
Synchronisationsdetektionssignal INIT&sub1; initialisiert wird,
das Impulse PSP&sub1; im Falle eines Synchronisationsverlustes
erzeugt, und eine zweite Vorrichtung 2, die die gleiche
Struktur mit zwei Zählern aufweist, jedoch im Bittakt HB
gesteuert und durch ein Bitsynchronisationssignal einer Dauer
von einem binären Element initialisiert wird.
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Da die Zähler der Vorrichtung 1 zyklische Zähler mit Worttakt
sind, deren Periode gleich 1 Paket ist, sind die Zähler der
Vorrichtung 2 zyklische Zähler mit Bittakt, deren Periode
gleich 1 Wort ist. Wenn beispielsweise die Worte 8 Bits
aufweisen, ist der Maximalinhalt dieser Zähler gleich 7. Diese
Zähler zählen von 0 bis 7.
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Die Ausgänge der Vorrichtungen 1 und 2 sind mit einem
Addierer 8 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines D-Flip-
Flops 9 verbunden ist, das vom Bittaktgeber gesteuert das
endgültige Synchronisationspaketverlustsignal mit einer
Genauigkeit von einem binären Element liefert.
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Gegenüber dem Übertragungssystem erzeugt eine Verschiebung in
einer Modulo-n-Pakete-Leitung einen lokalisierten Fehler, der
jedoch normalerweise nicht als eine Paket-Desynchronisation
interpretiert werden muß. Aus der obigen Beschreibung geht
hervor, daß die Information eines Synchronisationsverlustes,
die mittels dieser Vorrichtung erhalten worden ist,
nachträglich erkannt wird, daß sie jedoch von da ab genutzt und im
Hinblick darauf vermerkt werden kann, daß ein Ablauf des
Zeitverhaltens der Verbindung erstellt wird. Außerdem ist es
möglich, mehrere Detektionsfeinheiten vorzusehen und sie je
nach der Empfindlichkeit und dem Verschiebungstyp, der
eintreten kann, für einen Datenübertragungstyp auszuwählen,
beispielsweise je nachdem ob die Übertragung optisch oder
elektrisch durchgeführt wird, indem ein Wahlschalter verwendet
wird, mit dem die Schaltung mit einer Zählperiode und einem
geeigneten Zähltakt ausgewählt werden kann.